ADENOZİN TRİFOSFAT (ATP)

ADENOZİN TRİFOSFAT (ATP)

Canlıların yaşamlarını sürdürebilmeleri için eneryi üretme ve üretilen bu nerjiyi tüketmeye ihtiyaçları vardır. Canlı sistemlerde metabolizmada kullanılan enerji molekülü ATP’dir (bazı metabolik tepkimelerde GTP kullanılabilir). ATP enerji işlevi dışında nükleik asitlerin deyapısına dönüşmektedir. Ancak biz bu konuda ATP’nin enerji işlevni ele alacağız. ATP üretimi  solunum konusunda anlatılacaktır.

 

  A.     ATP’NİN KAYNAĞI

Canlıların yaşamlarını sürdürebilmeleri için enerjiye ihtiyaçları vardır. Çok çeşitli enerji kaynakları olmasına rağmen bu enerji çeşitleri canlılar tarafından doğrudan kullanılamaz. Aynı zamanda canlıların enerji kaynaklarında aldıkları enerji de hücresel olaylarda kullanılamaz.  Canlılar bu enerji çeşitlerinden sadece “Güneş enerjisi”ni kullanabilirler. Ancak, canlıların hücresel olaylarda kullanabilecekleri enerji sadece ATP enerjisidir.

Doğada doğrudan kullanılabilir ve canlılar arasında aktarılabilir ATP enerjisi bulunmamaktadır. Yani canlının kullanacağı ATP enerjisini kendisi üretmesi gerekmektedir. Bu nedenle güneş enerjisinin canlılar tarafından kullanılabilir ATP enerjisine dönüştürülmesi gerekir.

Yaşamın temel enerji kaynağı güneştir. Güneş enerjisinin dönüşümünü yapabilen canlılar yapılarında klorofil bulunduran canlılardır. Güneşten alınan enerji, doğada canlılar arasındaki enerji akışı sayesinde bütün canlılara aktarılır. Bu enerji akışının birinci basamağı fotosentezle başlar. Karasal ortamda fotosentezle başlayan enerji akışındaki olaylar şu şekilde gerçekleşir.

*   Güneş enerjisi bitkilerdeki klorofiller tarafından soğurulur. Soğurulan bu ışık enerjisi kullanılarak kloroplast organelinde enerji molekülü olan ATP’ye dönüştürülür.

*      Kloroplastlarda üretilen ATP kullanılarak yine kloroplastlarda kullanılarak glikoz sentezlenir. Bu şekilde güneşin ışık enerjisi ATP aracılığı ile glikozun (besinlerin) yapısında kimyasal bağ enerjisine aktarılmış olur. Bitki tarafından sentezlenen glikozlar bitki hücrelerinde solunumda kullanılmak üzere harcanır, fazlası lökoplastlarda nişastaya dönüştürülerek depo edilir. 

*      Bitkiyle beslenen canlı bitkideki depo besin nişastayı sindirir ve glikozları oluşturur. Bu glikoz moleküllerini hücresel solunumda parçalayarak ATP molekülü sentezler. Sentezlediği ATP’yi enerji gerektiren metabolik olaylarda kullanır.

          Canlıların ürettikleri ATP enerjisi hücrelerde farklı enerji şekillerine dönüştürülerek kullanılır. Örneğin, sinirlerde impuls iletimi elektriksel geçekleşir. Bu nedenle ATP’deki kimyasal enerji, sinirlerde elektrik enerjisine dönüştürülerek kullanılır. Kaslarda mekanik enerjiye dönüştürülür.  ATP, hücresel solunumda organik moleküllerin parçalanması ile elde edilir. Yani; hücre metabolizmasında kullanılan enerjinin kaynağı organik moleküllerdir.

   

B.      ATP’NİN YAPISI:

1.       Organik yapıda bir moleküldür. Yapısında C, H, O, P ve N bulunur. 

2.       Yapı birimi nükleotidlerdir.  

3.   Nükleotitlerin yapısında; azotlu organik Adenin bazı, 5 C’lu pentoz (Riboz şekeri) ve üç molekül fosforik asit (H3PO4) bulunur.

4.       Adeninle riboz arasında glikozit bağı, ribozla fosfat grubu arasında ester bağı, fosfat grupları arasında ise yüksek enerjili bağlar bulunur.  

atp yapısı 

 

 

5.       Adenin bazı ile riboz şekerinin oluşturduğu yapıya “adenozin” denir. 

6.       Adenozine bir fosfat bağlanarak “adenozin mono fosfat=AMP” meydana gelir. 

7.       AMP’ ye 7300cal enerji vererek bir fosfat bağlanınca “Adenozin di fosfat=ADP” oluşur. 

8.       ADP ye 7300cal enerji vererek bir fosfat bağlanınca “adenozin tri fosfat =ATP”  oluşur. 

ATPnin yapısındaki moleküller 

 

C.     ATP’NİN ÖZELLİKLERİ:

1.       Bütün canlılar yaşamsal faaliyetlerinde doğrudan kullanabildiği enerji ATP enerjisidir. 

2.       Virüsler hariç her hücre enerjisini üretir. 

3.    Hücre içinde sentezlenir ve hücre içinde kullanılır. 

4.   ATP’nin sentezi bir dehidrasyon tepkimesidir. Dolayısıyla ATP büyük bir moleküldür ve hücre zarından geçemez. Bu nedenle bir hücreden diğerine aktarılmaz, her hücre kendi ATP’sini kendisi üretir. Bitkilerde floemlerde geçiş olur. 

5.   ATP kademeli olarak üretilir. Bu şekilde hem enerji ekonomik olarak kullanılmış olur hem de açığa çıkabilecek fazla enerjinin ısıya dönüşerek hücreye zarar vermesi önlenmiş olur. 

6.     Hücrede depolanamaz. İhtiyaç kadar üretilip harcanır. Dolayısıyla ATP üretimi ve tüketimi sürekli olarak gerçekleşir. 

7.   ATP’nin yıkımı ve sentezi birbirinin tersi olaylardır. Dehidrasyon ile sentezlenir. Hidroliz ile parçalanır.

8.  ATP enerjisinin dönüşümü süreklidir. Yani bir taraftan ATP sentezlenirken diğer taraftan ATP yıkıma uğratılır.  Bu sayede enerjide maksimum düzen sağlanır.

9.       Fotosentezde üretilen ATP sadece fotosentez tepkimeleri için kullanılır.

10.   Sentezi, enerji alan (endergonik), hidrolizi enerji veren (ekzergonik) tepkimelerdir.

D.     ATP’NİN SENTEZİ-YIKIMI VE KULLANILIŞI

1.  ATP’nin sentezlenmesi için besinlerin yıkımından açığa çıkan enerji kullanılır. Besinlerin yıkımından açığa çıkan kimyasal enerji ATP’nin fosfat molekülleri arasında depo edilir. ATP’deki enerji hücre içinde aşama aşama kullanılır.

2.  Hücre için enerjiye ihtiyaç duyulduğunda başlangıçta verilen ve fosfat molekülleri arasında depo edilmiş enerji kullanılır.

3.   Bu bağların kopması ile serbest kalan bağ enerjisi hücrede biyokimyasal olaylarda kullanılır. Enerjinin kullanımı;

Önce ATP’deki 3. Fosfat koparılır. Kopan fosfat molekülü beraberinde enerjiyi de taşır. Enerji yüklü fosfat reaksiyona girecek moleküle bağlanır. Böylece fosfat bağında bulunan enerjinin büyük bir kısmı da bu moleküle aktarılır. Fosfattan enerjiyi alan molekül aktifleşir ve reaksiyona girmeye hazır hale gelir.

Örnek:

Hücre içinde ATP yokluğunda glutamik asitten glutamin kendiliğinden oluşmaz. 3.4 kcal enerji gerektirir.

Hücre içinde glutamin yapımı için önce ATP hidroliz edilerek son fosfat koparılır. Yüksek enerjili fosfat glutamik asite aktarılarak kararsız bir ara bileşik oluşturulur.

Daha sonra bu bileşikteki fosfat amonyak ile yer değiştirir ve glutamin oluşur.

ATP nin hidrolize olması ortama 7.3 kcal’lik enerji salar. Bu da glutamin sentezi için gerekli enerji ihtiyacını fazlasıyla karşılar.  

fosforilasyon

ATPnin nasıl kullanılır

E.      ATP METABOLİZMASI

Hücre içinde bazı biyokimyasal reaksiyonların gerçekleşmesi için enerji gerekir. Bu enerji yine hücre içinde gerçekleşen hücrede enerji üreten ve tüketen reaksiyonlar ikiye ayrılır. Bunlar;

a)      Ekzergonik Tepkimeler (Enerji üretir)

Sabit sıcaklık ve basınç altında kimyasal reaksiyonla oluşan ürünlerin toplam serbest enerjisi reaksiyona giren maddelerin toplam serbest enerjisinden küçük ise reaksiyon ekzergonik’tir.

ekzergonik tepkimeler      ekzergonik

*        Ekzergonik reaksiyon,  yazıldığı şekilde soldan sağa doğru kendiliğinden ilerler.

*        Canlılarda moleküllerin yıkımının olduğu ekzergonik tepkimeler katabolizma olarak adlandırılmaktadır.

*        Ekzergonik reaksiyonlar sonucunda ATP üretilir.

*        Hücrede ATP üreten katabolik reaksiyonlar oksijenli solunum, oksijensiz solunum ile fotosentez ve kemosentez reaksiyonları ekzergonik reaksiyonlardır.

UYARI:

 

1.    Fotosentez ile üretilen ATP sadece fotosentez için kullanılır.

b)      Endergonik Tepkimeler (Enerji tüketir)

Sabit sıcaklık ve basınç altında kimyasal reaksiyonla oluşan ürünlerin toplam serbest enerjisi reaksiyona giren maddelerin toplam serbest enerjisinden büyük ise reaksiyon endergonik’tir.
 

endergonik tepkimeler     endergonik


*        Endergonik reaksiyon,  yazıldığı şekilde soldan sağa doğru kendiliğinden ilerlemez.

*    Yeni bileşiklerin yapıldığı sentez tepkimeleri anabolizma olarak adlandırılmaktadır. Anabolik reaksiyonların gerçekleşmesi için ATP kulanılması gerekir.

*        Hücrede ATP harcayan anabolik reaksiyonlar, biyosentez tepkimeleri, aktif taşıma, kas faaliyetleri, sinirsel iletim vb. olaylar enerji tüketen yani endergonik reaksiyonlardır.

 ATP metabolizması

NOT:

1.      Osmos, difüzyon ve hidroliz olaylarında ATP kullanılmaz.

2.      ATP’nin yıkımı ve sentezi birbirinin tersi olaylardır. Dehidrasyon ile sentezlenir. Hidroliz ile parçalanır. ATP’nin sentezi enerji alan (endergonik), yıkımı ise enerji tüketen (ekzergonik) tepkimelerdir.

3.  Ekzergonik reaksiyonlar sonucunda açığa çıkan enerji ile ATP üretilir. Bu ATP enerjisi endergonik reaksiyonlarda kullanılır.

4.      Anabolizma ve katabolizma olayları birlikte metabolizmayı oluşturmaktadırlar.

a. ATP üreten reaksiyonlar:   O2 ‘li ve O2 siz solunum.

b.  ATP tüketen reaksiyonlar: Aktif taşıma, Fiziksel hareket

F.      ATP SENTEZLENMESİ (FOSFORİLASYON)

ATP’nin yıkımına Defosforilasyon (Fosforilizasyon) denir. Biyosentez tepkimeleri, aktif taşıma, kas faaliyetleri, sinirsel iletim vb. olayların gerçekleşmesi için ATP harcanır. Bu reaksiyonlar için ATP yıkıma uğraması gerekir. Bu nedenle defosforilasyon, enerji tüketen endergonik reaksiyonlardır.

ATP’nin sentezlenmesine Fosforilasyon denir. Oksijenli solunum, oksijensiz solunum, fotosentez ve kemosentez olayları sonucunda ATP sentezlenir. Bu reaksiyonlarda besinlerin parçalanması ile açığa çıkan enerji kullanılarak ATP sentezlenir. Dolayısıyla fosforilasyon ekzergonik reaksiyonlar sonucunda gerçekleşir. Yani ekzergonik tepkimeler ATP üreten reaksiyonlardır.
 

fosforilasyon 

 

*      ATP’nin yapısındaki son fosfatın kopması ile ADP meydana gelir. Bu arada 7300 cal enerji ortaya çıkar.

*      ADP’den bir fosfat grubunun kopması ile AMP oluşur. Yine 7300 cal enerji açığa çıkar.

Fosforilasyon için 4 maddeye ihtiyaç vardır. 

1- Enzimler            2-Fosfat        3-Enerji       4-AMP veya ADP

 

Fosforilasyon için gerekli enerji çeşidine veya fosfat kaynağına göre ATP sentezleme yolu;

a)      SUBSTRAT DÜZEYİNDE FOSFORİLASYON

*        Organik maddelerin enzimlerle yıkılması sonucu açığa çıkan enerji ile ATP sentezlenmesine denir.

*        Oksijensiz solunum ve oksijenli solunumda görülür.

*        Tüm canlılarda ortak olarak gerçekleşir.
 

 SDF

 

substrat düzeyinde fosforilasyon

 

   

b)     OKSİDATİF FOSFORİLASYON

*    Organik moleküllerin oksijenli solunumla yıkılması sırasında açığa çıkan yüksek enerjili elektronların, mitokondri içindeki ETS (Elektron Taşıma Sistemi) üzerinden oksijene aktarılırken ATP sentezlenmesi olayıdır. Prokaryotlarda sitoplazmada gerçekleşir.

*        Oksijenli solunumda ve kemosentezde görülür.

*    Oksijenli solunum yapan ökaryot canlılar ile kemosentez yapan prokaryot canlılarda görülür. Ökaryot canlılarda mitokondri organelinde; prokaryot canlılarda sitoplazmada gerçekleşir.

 

 oksidatif fosforilasyon  

 oksidatif fosforilasyon

 

*        Oksijenli solunum, oksijensiz solunum ve kemosentezde oksidatif fosforlasyon görülür.

UYARI:

2.   Bazı kaynaklarda kemosentezde, Kemosentetik fosforilasyon gerçekleşmekte olduğu belirtilmektedir. Ancak gerçekte kemosentezde oksidatif fosforilasyon gerçekleşir. Kemosentetik fosforilasyon (kemofosforilasyon) şeklinde bir fosforilasyon bulunmamaktadır.

 

c)      FOTOFOSFORİLASYON

*    Fotosentez sırasında klorofil molekülünün, güneş enerjisini soğurması ile serbest kalan elektronların, ETS ile iletimi sırasında ATP sentezlemesine denir. Yani ışık yardımıyla enerji üretilmesidir.

*        Fotosentez ile gerçekleşir.

*   Bitkilerde ve klorofilli (siyanobakteri gibi) canlılarda ışık varlığında görülür. Ökaryotlarda kloroplast organelinde; prokaryot canlılarda ise sitoplazmada gerçekleşir.
 

fotofosforilasyon  

Bu yazının kalıcı bağlantısı http://www.biyolojidersim.com/adenozin-trifosfat-atp/

Görüş ve eleştirilerinize en kısa zamanda cevap verilecektir.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.