Oksijenli ve Oksijensiz Solunum

Canlılar yaşamlarını sürdürebilmek için enerjiye ihtiyaç duyar. Enerji ancak besin maddelerinden karşılanabilir. Canlıların aldıkları besin maddelerini oksijen kullanarak veya oksijen kullanmadan enerji elde etmesine solunum denir. Solunumda, alınan basit şeker (glikoz) hücre içerisinde parçalanır ve bunun sonucunda enerji, karbondioksit ve su oluşur. Bazı canlılar glikozu oksijen kullanarak parçalar ki bu olaya oksijenli solunum denir. Oksijenli solunum olayı hücrelerde mitokondri de gerçekleşir.




Not: Bitkiler de canlı olduğuna göre onlar da solunum yaparlar. Solunum hem gece hem gündüz yapılır. Fotosentez ise sadece ışık varlığında (bu sadece gündüz olarak da ifade edilebilir) yapılır.
 Solunum yapılıyor ve enerji üretiliyor... Peki, elde edilen enerji hücrelerde nasıl kullanılıyor?
Yaşamsal faaliyetlerimiz için gerekli olan enerji solunumda açığa çıkar. Açığa çıkan bu enerji ATP(adenozintrifosfat) molekülünde saklanır. Bir ATP molekülünde adenin organik bazı ve üç fosfat grubu(fosforik asit molekülü) vardır. Bu fosfat grupların arasındaki bağların kopmasıyla enerji açığa çıkar. Bu enerji canlıların beslenmesini, konuşmasını, koşmasını kısaca yaşamının devam etmesini sağlayan enerjidir. Bitkiler ise büyüme, besin maddelerini farklı organlara taşıma ve ışığa yönelme gibi faaliyetlerini gerçekleştirirken enerji kullanırlar.
Aşağıda ATP molekülünün yapısı gösterilmektedir.



Bazı canlılar solunumlarında (yani glikozu parçalarken) oksijen kullanmazlar. Oksijen kullanılmadan besinlerdeki kimyasal bağ enerjisinin ATP enerjisine dönüştürülmesi olayına oksijensiz solunum denir. (Oksijensiz solunumun diğer isimleri = mayalanma = fermantasyon) Bir çok bakteri, maya mantarları, memeli hayvanların çizgili kas hücreleri ( O₂siz durumda) oksijensiz solunum yapar.
* Günlük hayatımızda oksijensiz solunumun görüldüğü olaylara örnekler:

●Peynir, yoğurt, turşu, soya sosu, ekmek yapımında bazı bakteri ve mantarların oksijensiz solunum yapmalarından faydalanılır.

●Ağır ve uzun egzersizler yaptığımızda çizgili kaslarımız oksijeni yeterli alamaz. Bu anlarda kas hücreleri oksijensiz solum yapar. Bunun sonucunda kaslarda yorgunluk hissi veren bir tür asit birikir. Kas hücreleri normal temposuna geçtiğinde bu hücreler yeniden oksijenli solunum yapmaya devam eder.

Oksijensiz solunum, oksijenli solunuma göre daha kısa ve hızlı gerçekleşen bir olaydır. Bir glikozdan oksijenli solunum sonucunda 38 ATP oluşurken, oksijensiz solunumda 2 ATP oluşur. Bu nedenle oksijenli solunum sonucunda oluşan enerji, oksijensiz solunumda oluşan enerjiye oranla daha fazladır.

Fotosentez ve Solunum Arasındaki İlişki

Bu iki olay birbirinin tersi gibidir.

 

Enerji Piramidi

Bitkiler besin üretmek için güneş enerjisini kullanırlar. Ürettikleri besinin bir kısmını kendileri tüketirler.

örn: Ot ---------->Çekirge----------> Kurbağa----------> Yılan

Yukarıda verilen örnek üzerinden besin zincirini inceleyelim: yukarıdaki besin zincirinde görülen ot, çekirge tarafından besin olarak tüketildiğinde yapısındaki enerji çekirgeye geçer. Çekirge, bu enerjinin bir kısmını yaşamsal faaliyetleri için kullanır. Bir kısmını ise çevreye atık madde olarak verir. Bu enerjinin sadece %10 luk kısmı çekirgede depo edilir ve besin zincirinin bir üst basamağında bulunan kurbağaya geçer. Kurbağa çekirgeyi yediğinde, çekirgenin yapısındaki enerjinin %10 unu vücudunda depolar. Dolayısıyla besin zincirinin her basamağında enerjinin küçük bir bölümü bir üst basamağa aktarılmış olur. Üreticilerden tüketicilere doğru aktarılan enerji miktarını şematik olarak gösterdiğimizde enerji piramidi ortaya çıkar

Piramidin tepesine doğru gidildikçe daha az besin ve dolayısıyla daha az enerji aktarıldığı görülür.


* Üreticilerin tüketiciler için faydasını gördük. Peki, üretici canlılar ile tüketici canlılar arasında tek yönlü bir aktarım mı vardır? Tüketicilerin de üreticiler için bir faydası var mıdır?

Ayrıştırıcıların varlığından bahsetmiştik. Bazı bakteriler ve mantarlar ayrıştırıcı canlı grubuydu. Görevleri; canlı veya ölü organizmaların yapısındaki maddeleri daha basit maddelere dönüştürmektir(ayrıştırma=çürütme). Bu canlılar, bitki ve hayvan artıklarını çözerek bitkilerin kullanması için tekrar toprakta mineral seviyesine getirirler. Bu durum üreticiler için hammadde ihtiyacını karşılanması demektir ki böylece besin zincirinin devamlılığı sağlanmış olur. Doğada tekrar kullanılabilen (dönüştürülebilen) maddelerden bazıları: karbondioksit, su ve oksijen gibi maddelerdir.

Su, Karbondioksit ve Azot Döngüleri

Madde Döngüleri

1. Su Döngüsü: Su döngüsü, suyun devamlı olarak dünya yüzeyi ve hava arasında sıvı halden gaz hale ve gazdan sıvı hale dönüşmesi olayıdır. Peki, bu döngü nasıl gerçekleşir?

o Atmosferin yüksek kesimlerinde bulunan su buharı soğuk hava ile karşılaşınca yoğunlaşarak kar ve yağmur şeklinde yeryüzüne düşer. Karalara yağan yağışlar toprağı nemlendirir. Ayrıca yeryüzüne düşen sular toprağa süzüldükten sonra yeraltı sularını oluşturur. Bu sular yerin üst kısımlarındaki sularla birleşerek deniz ve okyanuslara dökülürler. Fotosentez yapan bitkiler kökleri ile topraktan su alır. Bu suyun bir kısmını terleme yoluyla atmosfere geri verirler. Ayrıca hayvanlarda soluk alış-verişi ile su buharı atmosfere ulaşır. Güneş ışınlarının etkisiyle deniz ve okyanuslarda biriken su ısınır ve buharlaşarak tekrar atmosfere geçer. Buhar halindeki su atmosferde yükselir. Atmosferde soğuk hava tabakası ile karşılaşınca yoğunlaşarak tekrar sıvı haline dönüşür ve damlalar halinde yeryüzüne geri döner.

2. Karbon ve Oksijen Döngüsü:

Havada oksijen ve karbon elementleri O₂ ve CO₂ şeklinde bulunur. Bitkiler fotosentez sırasında CO₂  gazını alıp (fotosentez ile) besin ve O₂ üretir. Bitkiler (üreticiler) dışındaki canlılar besin yiyerek karbon ihtiyaçlarını karşılar. O₂’li solunum yapan canlılar ortamdaki O₂’i alır ve ortama CO₂  verirler. Milyonlarca yıl önce yaşamış ve ölmüş bitki ve havyaların cesetleri toprak altında fosilleşerek fosil yakıtları (kömür, petrol, doğalgaz vb.) oluşturur. Fosil yakıtların yanma tepkimesinden çıkan CO₂ de atmosfere dağıtılır. Yani havanın CO₂  miktarını azaltan olay fotosentez, arttıran olay ise yanma tepkimeleri ve solunumdur.

3. Azot Döngüsü:

Havada en fazla bulunan gaz azot gazıdır. Azot öncelikli olarak protein ve nükleik asitlerin yapısında bulunur. Bitki ve hayvanlar azot ihtiyacını direkt havadan karşılayamazlar. Havadaki azot yıldırım ve şimşek gibi hava olayları sırasında su ile birleşip toprağa bağlanır. Ayrıca baklagillerin köklerinde yaşayan azot bağlayıcı bakteriler havanın serbest azotunu toprağa bağlayabilir.
Bitkiler azotu topraktan, otçullar ise azotlu bitkilerden karşılar. Etçiller de otçullar ile beslenerek azot ihtiyacını karşılar. Bitki ve hayvanların artık ve cesetleri ayrıştırıcı bakteriler tarafından çürütülür ve amonyağa dönüştürülür. Toprakta bulunan bazı bakteriler amonyağı bitkilerin kullanabileceği azot tuzlarına dönüştürür. Bazı bakteriler ise topraktaki fazla azotun havaya tekrar aktarımını sağlar.

Fotosenteze Karbondioksitin Etkisi ve Oksijen Açığa Çıkması

FOTOSENTEZDE KARBONDİOKSİTİN ETKİSİ VE OKSİJEN AÇIĞA ÇIKMASI

DENEYİN AMACI : Fotosentezin gerçekleşmesinde karbondioksitin etkisini ve fotosentez sonucu açığa çıkan maddeleri saptamak.
KULLANILAN MALZEMELER: Elodea veya herhangi bir akvaryum bitkisi, beher, cam huni, plastik boru, kıskaç, karbondioksitli su (gazoz veya soda), tıpalı huni.
DENEYİN YAPILIŞI, ANALİZİ VE DEĞERLENDİRİLMESİ:
1. Elodea veya herhangi bir akvaryum bitkisi su ile doldurulmuş beher içerisine konularak üzeri cam huni ile kapatılır (Şekil 4. 1).
2. Huninin dışarıda kalan ucuna lastik boru geçirilerek ucu kıskaç ile sıkıştırılır. Sonra huni biraz yukarıya kaldırılarak ışık alan yere bırakılır (Şekil 4. 2).
3. Bir süre sonra hava kabarcıklarının çıktığı görülür. Çıkan bu gazın ne olduğunu öğrenebilmek için vanayı veya kıskacı açarak yanan bir kibriti veya çakmağı huninin üst kısmına tutunuz (Şekil 4. 3).
4. Sonra deney düzeneğini eski haline getirerek (kıskacı kapatıp), beherdeki suya karbondioksitli su (soda) ilave ediniz. Bir süre bekledikten sonra gözlemlerinizi yazınız (Şekil 4. 4-5-6).