1. Termodinamiğin Canlılara Uygulanması 

Enerji dönüşümü, tüm canlı organizmalar için hayati öneme sahiptir. Canlılar, çevrelerinden enerji alarak bu enerjiyi biyolojik süreçlerinde kullanır ve termodinamiğin iki yasasına uygun olarak bu enerjiyi dönüştürürler:

• Termodinamiğin 1. Yasası: Enerji korunumu yasasıdır. Bu yasaya göre enerji yok edilemez veya yaratılmaz, yalnızca bir formdan diğerine dönüştürülebilir.

ΔU=Q−W\Delta U = Q - WΔU=Q−W

Burada:

• ΔU\Delta UΔU = sistemin iç enerjisindeki değişim,

• QQQ = sisteme verilen ısı enerjisi,

• WWW = yapılan iş.

• Termodinamiğin 2. Yasası: Entropi yasasıdır. Bir sistemdeki enerji dönüşümü sırasında entropi (düzensizlik) artar. Biyolojik süreçler sırasında enerji dönüşümlerinde verimlilik hiçbir zaman %100 değildir.

2. ATP: Canlıların Enerji Birimi 

Canlıların kullandığı enerji molekülü adenozin trifosfat (ATP)'dir. ATP, hücrelerdeki enerji taleplerini karşılamak üzere kullanılan yüksek enerjili fosfat bağları içerir. Bu bağların hidrolizi sırasında enerji açığa çıkar.

Bu süreç, enerji gerektiren birçok biyolojik işlevde kullanılır (örneğin, kas kasılması, aktif taşıma, hücre bölünmesi).

3. Hücresel Solunum 

Hücresel solunum, canlıların enerji üretmek için glikozu oksijen ile parçalayarak ATP ürettiği süreçtir. Hücresel solunum, üç ana aşamadan oluşur:

• Glikoliz: Glikozun (C₆H₁₂O₆) iki molekül pirüvat (C₃H₄O₃) ve ATP üretmek üzere parçalanmasıdır. Glikoliz sitoplazmada gerçekleşir ve oksijen gerektirmez.

• Krebs Döngüsü (Sitrik Asit Döngüsü): Pirüvat, mitokondri içinde asetil CoA’ya dönüştürülür ve Krebs döngüsüne girer. Bu süreçte daha fazla NADH, FADH₂ ve ATP üretilir.

• Elektron Taşıma Zinciri (ETZ): NADH ve FADH₂, elektronlarını mitokondri iç zarındaki elektron taşıma zincirine aktarır. Bu süreç sırasında protonlar zar boyunca pompalanır ve proton gradyanı oluşturularak ATP sentezlenir. Sonuçta oksijen, protonlar ve elektronlar ile su oluşturur.

Toplam enerji verimi glikoliz, Krebs döngüsü ve ETZ’nin birleşik çıktısı olarak ortalama 36-38 ATP'dir.

4. Fotosentez ve Enerji Üretimi 

Fotosentez, bitkilerde ve bazı prokaryotlarda ışık enerjisinin kimyasal enerjiye (glikoz)

dönüştürüldüğü bir süreçtir. Fotosentez, iki aşamada gerçekleşir:

• Işık Reaksiyonları: Klorofildeki pigmentler güneş ışığını emer ve bu enerjiyi ATP ve NADPH üretmek için kullanır. Bu süreçte su molekülleri parçalanarak oksijen açığa çıkar.

• Karanlık Reaksiyonları (Calvin Döngüsü): ATP ve NADPH, karbon dioksiti (CO₂) glikoza dönüştürmek için kullanılır.

5. Kemosentez 

Kemosentez, bazı bakterilerin ve arkelerin ışık kullanmadan kimyasal maddelerden enerji ürettikleri bir süreçtir. Kemosentez, genellikle hidrojen sülfür (H₂S) veya amonyak (NH₃) gibi inorganik moleküllerin oksidasyonu ile gerçekleşir.

Bu enerji, bakterilerin karbondioksiti glikoza dönüştürmek için kullandıkları enerji kaynağıdır.

6. Fermentasyon

Fermentasyon, oksijen yokluğunda gerçekleşen alternatif bir enerji üretim yoludur. Örneğin, laktik asit fermentasyonu sırasında glikoz parçalanarak laktik asit ve az miktarda ATP üretilir.

 

Hap Bilgi: 

• Canlılar, ATP aracılığıyla enerji depolar ve kullanırlar.

• Hücresel solunum, glikozdan ATP üretmek için kullanılan temel süreçtir ve oksijen gerektirir.

• Fotosentez, ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştüren süreçtir.

• Kemosentez, bazı organizmaların kimyasal maddelerden enerji ürettikleri bir mekanizmadır.

• Fermentasyon, oksijen yokluğunda az miktarda ATP üretmek için kullanılan bir süreçtir.