ATP Nedir Nasıl Elde Edilir ? Atp'nin yapısı ve görevleri hakkında kısaca bilgiler. ATP molekülünün canlılar için önemi nasıl oluşur. ATP kaça ayrılır?Adenozin 5′-trifosfat, hücre içinde bulunan çok işlevli bir nükleotittir. İngilizce Adenosine Triphosphate'dan ATP olarak kısaltılır, en önemli işlevi hücre içi biyokimyasal reaksiyonlar için gereken kimyasal enerjiyi taşımaktır. Fotosentez ve hücre solunumu (respirasyonu) sırasında oluşur. ATP, bunun yanısıra RNA sentezinde gereken dört monomerden biridir. Ayrıca ATP, hücre içi sinyal iletiminde protein kinaz reaksiyonu için gereken fosfatın kaynağıdır.
Kimyasal Özellikleri ATP, adenozin ve üç fosfat grubundan oluşur. Adenozinden itibaren sayınca ikinci ve üçüncü fosfat grupları arasındaki bağın enerjisi çok yüksektir. Bu bağın kırılmasıyla ATP, ADP'ye dönüştüğü zaman meydan gelen enerji değişimi, hücre içinde -12 kCal/mol, labortuvar şartlarında ise -7,3 kcal/mol'dür. Açığa çıkan bu büyük enerji miktarı, biyokimyasal reaksiyonlarda ATP'nin bir kimyasal enerji deposu olarak kullanılmasına yarar.
Sentezi ATP çeşitli yollarla sentezlenebilir. Aerobik şartlarda ATP sentezi mitokondrilerde, oksidatif fosforilasyon yoluyla gerçekleşir. Anaerobik şartlarda ise fermantasyon yoluyla olur.
ATP sentezinde yakıt olarak başta glikoz ve trigliseritler kullanılır. Trigliseritlerin bozunumunda gliserol ve yağ asitleri oluşur. Hücre sitozolunda glikoz ve gliserol, glikoliz yoluyla pirüvata dönüştürülürler. amfosforilasyonu yoluyla bu aşamada bir miktar ATP pirüvat kinaz ve fosfogliserat kinaz enzimleri tarafından sentezlenir. Pirüvat sonra mitokondride oksitlenmeye devam eder. Mitokindride pirüvat pirüvat dehidrojenaz aracılığıyla Acetyl-CoA'ya dönüşür, o da Krebs döngüsü ile karbon dioksite kadar oksitlenir. Yağ asitleri de beta-oksidasyonu ile Acetyl-CoA'ya dönüşürler ve Krebs döngüsü'yle metabolize olurlar. Krebs döngüsü'nün her bir deviniminde süksinil-CoA sentetaz tarafından bir ATP dengi GTP, bir de indirgeme gücüne sahip olan NADH sentezlenir. NADH'deki elektronlar elektron taşıma zinciri ile taşınırken ATP sentaz tarafından oksidatif fosforilasyon yoluyla çok miktarda ATP sentezlenir.
Glükozun karbon dioksite oksidasyonuna hücre solunumu denir. Glikozdaki kimyasal enerjinin %40′ı, hücre için daha kullanışlı olan ATP'ye dönüşür.
ATP ayrıca nüklezit difosfat kinaz enzimi aracılığıyla başka nükleozit trifosfatları kullanarak da sentezlenir:
ADP + GTP ATP + GDP
Kas hücrelerinde ATP:guanido-fosfotransferaz tarafında katalizlenen benzer bir reaksiyonda da kreatin fosfat'ın fosfat grubu ADP'ye aktarılarak ATP ve kreatin oluşur.
Bitki hücrelerinde ATP kloroplastlarda gerçekleşen fotosentez yoluyla sentezlenir. Bu ATP'nin bir kısmı sonra trioz şekerlerinin oluşumu için Calvin döngüsünde kullanılır.
İşlevi ATP'nin enerjisi onun ADP'ye dönüşmesine yol açan fosfat-fosfat bağının hidrolizi ile açığa çıkar. Hücre içinde çeşitli enzim, motor protein ve taşıma proteini bu enerjiyi kullanırlar. ATP'nin bozunumu ADP ve inorganik fosfat (Pi) oluşturur, ADP sonra AMP ve Pi olarak ayrıca bozunur. ATP'nin bir diğer bozunum yolu AMP artı pirofosfat (PPi) şeklindedir.
ATP'NİN YAPISI
Kloroplastta üretilen ATP'nin mitokondride üretilenden farkı yoksa neden kloroplasttaki ATP sitoplazmada kullanılmıyor?
ATP hücre zarından geçememesine rağmen nasıl oluyor da mitokondri zarından geçip sitoplazmaya girebiliyor?
Kloroplasttaki protein sentezi için gerekli olan ATP sitoplazmadanmı kloroplasta geliyor?
ATP molekülünün yapısı, hücrenin neresinde sentezlenirse sentezlensin aynı olmak zorunda. Su molekülünün her zaman aynı H2O oluşu gibi, ATP de daima aynı ATP.
Kloroplastlarda sentezlenen ATP molekülleri, öncelikli olarak fotosentez tepkimelerinde kullanılıyor. Zaten fotosentez tepkime zincirinin bir basamağı olan ışığa bağımlı tepkimeler dizisinde sentezlenen bu ATP'ler, ışıktan bağımsız fotosentez basamaklarına aktarılarak fotosentez tamamlanıyor. Fotosentezin devamı söz konusuyken bu ATP'lerin sitoplazmaya aktarılmasının metabolik açıdan mantıklı hiçbir kazancı olamaz.
Farklı zarların farklı geçirgenlik ölçütleri bulunuyor. Her zarın geçirgenliği, birçok koşula göre belirleniyor ve bunlardan birisi de zar üzerindeki geçiş kanallarının boyutları. Bu nedenle, bir zardan geçebilen bir molekülün başka bir zardan geçememesi, bir başka deyişle mitokondri zarından geçebilen ATP molekülünün hücre zarından geçememesi son derece doğal.
Kloroplasttaki protein sentezi için gerekli olan ATP molekülleri de, cevabın ilk bölümünde anlatılan olaylar dolayısıyla sitoplazmadan sağlanıyor. Eğer kloroplast içerisinde üretilen ATP, herhangi bir nedenden ötürü fotosentez tepkimelerinde kullanılamazsa, öncelikli olarak kloroplast içerisinde gerçekleşen ve enerji gereksinimi duyan tepkimelerde kullanılabiliyor
ATP MOLEKÜLÜNÜN CANLILAR İÇİN ÖNEMİ
Yaşamak için enerjiye ihtiyacımız vardır. Ancak vücudumuz enerjiyi saf şeker ya da saf proteinden elde etmez. Vücudumuzun kullanabileceği enerji bileşimi( ATP) oldukça farklıdır. Günlük hayatımızda tükettiğimiz şeker, yağ ve proteinler enerjiyi kullanabilmemiz için farklı bir formata girerler.
Yağ, şeker, protein nasıl enerjiye dönüşür?
Vücudumuz herhangi bir fiziksel aktivitede yada normal metabolizmal faaliyetlerinde kullanılabilir enerjiye ihtiyaç duyar. Bu enerjiyi ATP denilen ve adenosine üç fosfat yoluyla yapışmış olan maddeler ile sağlar. Bu enerji ATP'de bulunan fosfatın parçalanarak ADP oluşturması ile ortaya çıkar. Bu tamamen doğal bir döngüdür ve vücudumuz bu döngüyü gün boyu sürekli yapar.
Peki ATP nasıl oluşur?
Vücutta bulunan 3 sistem ATP oluşumunu sağlar. Her bir sistem düzenli ve bir sıraya bağlı olarak çalışır. Bunlardan ilki ATP-Kreatin fosfat sistemidir. Burada bir hızlı koşuya veya depara yetecek kadar enerji üretilir. Aynı zamanda oksijen yanması olmaz. Kreatin fosfat çok hızlı parçalanan bir enerji molekülüdür. Ayrıca oluşan ADP'yi de sonrasında ATP'ye dönüştüren de bu moleküldür. Ancak kaslarda kreatin fosfat fazla bulunmaz ve hızlı tüketilir. Bundan dolayı sporcular yardımcı maddeler kullanarak kas güçlerini arttırılar. ATP, Kreatin Fosfatlı sistem (alaksit) ve laktik asitli sistem (laktasit) olarak iki bölüme ayrılır. Bu sentez de öncelikle kaslarda hazır bekleyen ATP ler yakılır. Daha sonra ise ortamda yeterli oksijen bulunmuyorsa bu enerji veren maddeler oksijensiz olarak yakılırlar. Bu yakım sonunda laktik asit (süt asidi) oluşur. Bu asit kaslarda yorgunluk sağlayan bir maddedir.
ATP sentezi 3 şekilde olur. Oksijenli (aerobik), Oksijensiz( anaerobik) ve fotosentez ile oluşur. İnsanlar için fotosentez olayı geçerli değildir.
Anaerobik sistemde 90 saniye gibi kısa bir süre için enerji üretilebilir. Vücuttaki glukozun enerji için parçalanması sistemin temel özelliğidir ve yine oksijen kullanılmaz. 2 molekül ATP gereken bu süreç, uzun sürmesi sonucunda laktik asit maddesi çoğalır ve kaslarda ağrı oluşabilir. Bu sisteme oksijensiz enerji oluşum sistemi denir.
Aerobic sistem ise gücün ana kaynağıdır. Bu sistem sayesinde nefes alır, kalbimizin atımını sağlar yani fiziksel yaşamımız için gerekli olan dayanıklı uzun vadeli enerji oluşumu anlamına gelir. Nefes alma yoluyla alınan oksijen, vücuttaki glükozu yakar ve enerji açığa çıkar. 38 ATP molekülü gerektiren bu sistem, anaerobik sisteme oranla 20 kat daha dayanıklıdır. Ayrıca bu sistem sayesinde vücutta biriktirilen yağlar da enerji için parçalanabilir. Diğer bir ismiyle oksijenli enerji oluşum sistemi adı verilir. İnsan organizması genelde aerobik yaşam (oksijenli ortamda) sürdüren bir canlıdır. Burada solunan hava akciğerde alveol keselerini doldurur. Dolaşım sistemi sayesinde kana geçen oksijen kana kırmızı rengini veren hemoglobin sayesinde taşınır. Bu madde kan içinde kalbe gelir ve kalp onu hücre düzeyine kadar pompalar. Hücre düzeyinde hemoglobin karbondioksitle birleşip, oksijeni bırakır ve tekrar kalbe gelip, kirlenmiş kanın temizlenmesini sağlar. İşte burada hücre düzeyine gelen oksijen, enerji verici maddeleri öncelikle karbonhidrat(şekerler) yakar ve aerobik yolla (oksijenli yol) enerji (ATP)oluşur.
Egzersiz yaparken vücudun kullandığı üç enerji kaynağı karbonhidrat, yağ ve proteindir. Her biri farklı besin gruplarında bulunur. Ayrıca her birinin kilokalori yani enerji değeri farklıdır. 1 karbonhidrat 3.75 kkalori, 1 protein 4 kkalori ve 1 yağ 9 kkalori değerine sahiptir. Yağ ne kadar da fazla enerjiye sahip görünse bile egzersizler için en yararlı madde sayılmaz. Kas egzersizleri için tavsiye edilen enerji glukozdur. Besinlerden alınan şeker parçalanarak karaciğerde depolanır ve ani enerji gereksinimleri için kullanılır. Ancak 70 kilo bir insan 450 veya 1700 gram glikojen depolayabilir.
Egzersiz yaparken alınacak veya kullanılacak enerji yakıtının miktarı belli başlı etkenlere bağlıdır:
- Besin alışkanlıkları
- Egzersiz düzeyi
- Egzersiz türü
- Çalışma temposu
- Çalışma süresi
Tags:
10.SINIF PERORMANS
