Sunum ve Sistematik 1. ÜNİTE: CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMÜ KONU ÖZETİ Bu başlık altında, ünitenin en can alıcı bilgileri, kazanım sırasına göre en alt başlıklara ayrılarak hap bilgi niteliğinde konu özeti olarak sunulmuştur. 1. BÖLÜM: CANLILARDA SOLUNUM ALIŞTIRMALAR Bu başlık altında her bölüm kazanımlara ayrılmış, kazanımlar tek tek çözümlü temel alıştırmalar ve sorular ile taranmıştır. Özellikle bu kısmın sınıf içinde öğrencilerle işlenmesi öngörülmüştür. 1.BÖLÜM: CANLILARDA SOLUNUM UYGULAMALI SORULAR Bu başlıklar altında uygulamalar yaparak öğrenciye yorum, analiz, sentez yetisinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. 1.BÖLÜM: CANLILARDA SOLUNUM Canlıların Enerji İhtiyacı - 1 KONU KAVRAMA TESTİ TEST - 1 Bu başlıkla üniteler alt bölümlere ayrılmış, her bölümün içerdiği kazanım ve alt başlıklar dikkate alınarak testler oluşturulmuştur. CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMÜ ÜNİTE YAZILI SORULARI Bu başlık altında resmi ve özel okul yönetmeliklerinde öngörülen formatlar ile ünitenin tamamını kapsayan yazılı soruları konulmuştur. Bu uygulamanın amacı, öğrenciyi okuldaki yazılılara hazırlamak ve öğrencinin okul başarısını arttırmaktır. CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMÜ ÜNİTE DEĞERLENDİRME TESTİ Bu başlık altında ünitenin geneli sorularla taranmış, öğrencinin bu ünite ile ilgili sınava hazır bulunulmuşluğu ölçme yoluna gidilmiştir. Bu başlık, ünitenin finali niteliğindedir.
1. ÜNİTE: CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMÜ KONU ÖZETİ 1. BÖLÜM: CANLILARDA SOLUNUM: ENERJİNİN AÇIĞA ÇIKIŞI A. CANLILARIN ENERJİ İHTİYACI : TEMEL ENERJİ MOLE- KÜLÜ (ATP) Tüm canlılarda kullanılan, metabolik olaylar için enerji sağlayan moleküldür. osforilasyon ile üretilir. Defosforilasyon ile yıkılır. fosforilasyon defosforilasyon ADP + Pi + Enerji ATP ATP'nin yapısı; Adenin organik bazı Glikozit bağı 5 Karbonlu riboz şekeri Ester bağı Yüksek enerjili P bağları 3 osfat ATP hücrede depolanamaz, sürekli üretilmelidir. ATP üretildiği hücrede kullanılır, hücreden dışarı çıkamaz. ATP sentez yolları; a. Substrat düzeyinde fosforilasyon: Tüm canlılar tarafından yapılır. b. Oksidatif fosforilasyon: Oksijenli solunum yapan canlılarda görülür. c. otofosforilasyon: otosentez yapan canlılarda görülür. d. Kemofosforilasyon: Kemosentez yapan bakterilerde görülür. Canlıların Enerji İhtiyacı: Yeryüzündeki enerjilerin kaynağı güneştir. B. OKSİJENLİ SOLUNUM (AEROBİK SOLUNUM): Besin yapıtaşlarındaki kimyasal bağların, enzimler yardımıyla koparılması sırasında açığa çıkan enerjiden ATP sentezlenmesidir. Enerji ihtiyacı fazla olan canlılarda oksijenli solunum görülür. Organik monomerler, inorganik moleküllere dönüşür. Genel denklemi; C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 2ATP 6CO 2 + 6H 2 O + 40 ATP+ısı Glikozdaki enerjinin % 40'ı ATP'ye dönüşür, % 60'ı ısı şeklinde çevreye yayılır. Solunum tepkimeleri enzimlerin kontrolünde gerçekleştiği için, enzim çalışmasını etkileyen tüm faktörlerden etkilenir. Ökaryot hücrelerde oksijenli solunum tepkimeleri sitoplazmada başlar, mitokondride devam eder. Prokaryot hücrelerde ise tamamı sitoplazmada gerçekleşir. Oksijenli solunum tepkimeleri üç bölümde incelenir: 1. Glikoliz tepkimeleri 2. Krebs devri tepkimeleri 3. ETS tepkimeleri Oksijenli solunum yapan prokaryotlarda hücre zarı katlanmaları ile oluşmuş mezozomlar bulunur. 1. Glikoliz: Glikozun pirüvata kadar yıkıldığı evredir. Bütün hücrelerde sitoplazmada gerçekleşir. Bütün hücrelerde aynı enzimler kullanılır. 2 ATP harcanarak aktivasyon sağlanır. Substrat düzeyinde fosforilasyonla 4 ATP üretilir, net 2ATP kazanılır. 2 NAD'ın indirgenmesiyle 2 NADH + H + oluşur. Işık enerjisi otosentez yapan canlılar (otosentezle) Kimyasal bağ enerjisi (Besinlerde) Canlılar (Solunumla) Isı ATP 2. Krebs Devri: Ökaryot hücrelerde mitokondrinin matriksinde, prokaryot hücrelerde ise sitoplazmada gerçekleşir. Devir başlamadan önce, mitokondriye giren 2 pirüvat 2 asetil Co-A ya dönüşür. Hücredeki metabolik olaylarda kullanılır 6CO 2 üretilirken, 6H 2 O tüketilir. 8NADH+H +, 2ADH 2 oluşur. Substrat düzeyinde fosforilasyonla 2 ATP sentezlenir. 9
1. ÜNİTE: CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMÜ KONU ÖZETİ 3. ETS: Ökaryot hücrelerde mitokondrinin kristasında, prokaryot hücrelerde mezozomlarda gerçekleşir. Glikoliz ve krebs devrinde oluşan NADH+H ve ADH 2 yükseltgenerek tekrar serbest kalırlar. O 2 'nin tepkimeye girdiği ve H 2 'lerle birleşerek H 2 O'nun oluştuğu evredir. Oksidatif fosforilasyonla 34 ATP üretilir. Glikozdan kopan H 2 'ler ETS'ye NAD + tarafından taşınırsa 3ATP, AD tarafından taşınırsa 2ATP sentezlenir. (Şekil l. 1) (6C) Glikoz Zarlar arasındaki boşlukta biriken protonlar elektriksel yük farkı oluşturur. İç zar üzerindeki ATP sentaz enzimi bu sayede aktifleşerek protonları (H + ) içindeki kanalcıktan geçirerek matrikse taşır ve ATP sentezi gerçekleşir. 2 (3C) Pirüvat Şekil l. 2 Mitokondri kristasında kemiozmoz hipotez 2 (2C) Asetil CoA Besinlerin Oksijenli Solunuma Katılma Yolları Yağlar Karbonhidratlar Proteinler 4C Krebs 6C çemberi 4C 5C Yağ asitleri Gliserol Monosakkaritler Glikoz PGAL Aminoasitler NH 3 ETS Pirüvat Şekil l. 1 Oksijenli solunum basamakları Asetil CO A Oksijenli solunum tepkimelerinde toplam 12 H 2 O üretilir ama bunlardan 6'sı krebs tepkimelerinde tüketilir. Kemiozmotik Hipotez - ETS Mitokondrinin kıvrımlı iç zarında elektron taşıyıcı mocleküller bulunur. Bunlar; NADH Q redüktaz Ubikinon Sitokrom redüktaz Stokrom c Sitokrom oksidaz ve O 2 'dir. Ubikinon haricindeki tüm ETS elemanları protein yapılıdır. Bu moleküller NADH+H ve ADH 2 'den yüksek enerjili elektronları alır ve sistem boyunca taşırlar. Bu sırada enerjilerinin bir kısmını kaybederler. Bu enerji H atomuna ait protonların, matriksten mitokondrinin iç ve dış zarı arasındaki boşluğa pompalanmasını sağlar. ETS H 2 O CO 2 Şekil l. 3 Besinlerin enerji üretiminde kullanılması sırası Organik bileşiklerin oksijenli solunuma öncelikli katılma sıraları; karbonhidratlar, yağlar, proteinler şeklindedir. Enerji verme oranlarına göre organik bileşiklerin sıralanışı; yağlar, proteinler, karbonhidratlar şeklindedir. Kullanılan besin değiştikçe solunum sonucunda üretilen ATP, CO 2, H 2 O sayısı ve harcanan O 2 sayısı değişir. 10
CANLILARDA SOLUNUM: ENERJİNİN AÇIĞA ÇIKIŞI UYGULAMALI SORULAR 1. Aşağıda bulunan yapılandırılmış karelemedeki numaralandırılmış kutucuklarda oksijenli solunum ile ilgili çeşitli kavramlar verilmiştir. Kutucuk numaralarını kullanarak aşağıdaki soruları yanıtlayınız. 1 CO 2 oluşumu Pirüvat Mitokondri 5 9 2 3 NAD + SD ile ATP üretimi AD 6 10 Asetil Co-A Sitoplazma 11 O ile ATP üretimi 4 Glikoz 7 8 ETS 12 NH 3 oluşumu (SD: Substrat düzeyinde fosforilasyon, O: Oksidadif fosforilasyon) a. Yukarıdakilerden hangileri aminoasitlerin oksidasyonu sonucu açığa çıkan son ürünlerdir? b. Yukarıdakilerden hangileri oksijenli solunumda elektron tutucudur? c. Oksijenli solunum reaksiyonlarının gerçekleştiği yerler yukarıdakilerden hangileridir? d. Oksijenli solunumda indirgenme yükseltgenme reaksiyonları hangi yapı sayesinde gerçekleşir? e. Oksijenli solunumda krebs çemberinin başlangıç maddesi yukarıdakilerden hangisidir? f. Yukarıdakilerden hangileri glikoliz evresinin son ürünüdür? g. Yukarıdakilerden hangileri oksijenli solunumda gerçekleşen ATP üretim şekillerindendir? h. Hangileri oksijenli solunumun glikoliz evresinde gerçekleşir? ı. Yukarıdakilerden hangileri oksijenli solunumda görev alan koenzimlerdir? i. Oksijenli solunumda glikoliz evresinin başlangıç maddesi ve glikolizin gerçekleştiği hücresel kısım neresidir? 2. Aşağıdaki ifadelerden doğru olanın yanına (D), yanlış olanın yanına (Y) harfi koyunuz. a. Krebs döngüsü reaksiyonlarında sadece substrat düzeyinde fosforilasyon ile ATP üretilir. b. Ökaryotlarda oksijenli solunum sitoplazmada başlar ve sonlanır. c. Oksijenli solunumda son elektron alıcısı oksijendir. d. Krebs döngüsünde elektron alıcısı olarak yalnız AD koenzimi görev yapar. e. Bir molekül maltozun oksijenli solunum olayında kullanılmasından net 76 ATP kazanılır. f. Oksijenli solunumun glikoliz ve krebs döngüsü reaksiyonlarında H 2 O çıkışı gözlenir. g. Proteinlerin oksijenli solunum reaksiyonlarında kullanılması sonucunda yan ürün olarak amonyak, karbondioksit ve su oluşur. h. Elektronlara ilgisi en az olan ETS elemanı ubikinondur. i. Glikoliz evresinde üretilen ATP molekülleri hidroliz olayında kullanılmaz. j. Oksijensiz solunumun glikoliz evresinde SD ile 4 ATP üretilir. k. Oksijensiz solunum bakteri, insan ve bazı tohumlarda görülür. l. Oksijensiz solunum, her hücrede gerçekleşir. m. Tüm fermantasyon çeşitleri ortam ph ını düşürür. n. ermantasyon çeşitlerinde farklı ürünlerin oluşma sebebi enzim farklılığıdır. 24
CANLILARDA SOLUNUM: ENERJİNİN AÇIĞA ÇIKIŞI Canlıların Enerji İhtiyacı - 1 KONU KAVRAMA TESTİ TEST - 1 1. ATP sentezi yapmak isteyen bir hücrenin sitoplazmasında aşağıdakilerden hangisinin bulunmasına gerek yoktur? A) ATP sentezinden sorumlu enzim B) Riboz şekeri C) Serbest inorganik fosfat molekülleri D) Adenin bazı E) Zarla çevrili özel bir organel 5. Bir hücrede üretilen ATP miktarı aşağıdakilerden hangisine bağlı olarak değişkenlik göstermez? A) Mitokondri sayısı B) Sindirimde kullanılan besin çeşidi C) Metabolizma hızı D) Bulunduğu dokunun çeşidi E) Hücresel solunumda kullanılan besin çeşidi 2. Aşağıdaki fosforilasyon çeşitlerinden hangisinde inorganik maddelerin oksidasyonu sonucunda açığa çıkan enerjiyle ATP üretimi gerçekleşir? A) Substrat düzeyinde fosforilasyon B) Kemofosforilasyon C) otofosforilasyon D) Defosforilasyon E) Oksidatif fosforilasyon 3. Bir bitki hücresinde gerçekleşen aşağıdaki fosforilasyon çeşitleri ve gerçekleştiği hücre yapılarıyla ilgili eşleştirmelerden hangisi doğrudur? (SD: Substrat düzeyinde fosforilasyon, O: Oksidatif fosforilasyon, : oto fosforilasyon) SD O A) Sitoplazma Mitokondri Kloroplast ve mitokondri B) Sitoplazma Mitokondri Kloroplast C) Mitokondri Sitoplazma Kloroplast D) Mitokondri Sitoplazma Klorofil E) Sitoplazma Sitoplazma Sitoplazma 6. I II III Yukarıda bir ATP molekülünün yapısı verilmiştir. Şekilde numaralandırılmış kısımlarla ilgili olarak; I. I ve II organik, III inorganik yapıdadır II. I azotlu organik baz, III 5C lu pentoz şekeridir. III. Yüksek enerji II ve III nolu kısım arasındaki bağda saklıdır. IV. I ve II nolu kısımların birleşmesiyle oluşan yapıya nükleozit adı verilir. yargılarından hangileri söylenebilir? A) Yalnız III B) I ve II C) II ve III D) I ve IV E) I, II ve IV 4. I. Endergonik bir tepkimedir. II. Ekzergonik bir tepkimedir. III. Reaksiyon sonunda su oluşur. IV. Yüksek enerjili fosfat bağı kopar. Yukarıda verilenlerden hangileri ATP sentezi için doğrudur? A) Yalnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve IV E) I ve IV 7. Aşağıdaki organik moleküllerden hangisi, bitki hücresinde enerji üretiminde doğrudan kullanılamaz? A) Glikojen B) Glikoz C) Yağ asidi D) Gliserin E) Amino asit 26
CANLILARDA ENERJİ ENERJİ DÖNÜŞÜMÜ ÜNİTE YAZILI SORULARI-1 1. Aşağıdaki cümlelerin başına doğru ise D, yanlış ise Y harfi koyunuz. a. Glikolizin her basamağında aynı enzim kullanılır. b. İskelet kaslarında üretilen laktik asit oksijen varlığında pirüvata dönüştürülür. c. ATP den iki fosfat kopmasıyla ADP oluşur. d. ETS elemanları tüm solunum çeşitlerinde kullanılır. e. Etil alkol fermantasyonunda diğer fermantasyonlardan çok ATP kazanılır. f. otosentez endotermik bir reaksiyondır. g. Bitki fotosentezinde elektron kaynağı olarak su kullanılır. h. Kemosentetik bakterilerde pigment bulunmaz. i. Kloroplast ve ribozom birbirine zıt çalışan iki organeldir. j. otosentez için en uygun yapılar yapraklardır. 2. Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerleri uygun şekilde tamamlayınız. a. otosentezin ışığa bağımlı evreleri kloroplastın... yapılır. b. İnorganik maddelerin oksidasyonuyla oluşan kimyasal enerji yardımıyla ATP sentezlenmesine... denir. c. Oksijenli ve oksijensiz solunumda ortak olarak görülen evreye... denir. d.... oksijenli solunumda CO 2 çıkışının olduğu evredir. e. Oksijenli solunumda substrat düzeyinde fosforilasyon ve... ile ATP üretliir. f. Çizgili kaslarda egzersiz sırasında oluşan... yorgunluğa sebep olur. g. Suyun ışıkla iyonlarına ayrılmasına... denir. h. otosistemlerde... ve... bulunur. i. NADPH + H nin yükseltgenmesi... reaksiyonlarda yapılır. j. Bakterilerde fotosentez... yapılır. 3. ermantasyonla ilgili aşağıdaki grafikleri tamamlayınız. a. b. ermantasyon hızı Sıcaklık ermantasyon hızı Glikoz miktarı c. d. ermantasyon hızı Son ürün miktarı Sitoplazmadaki NAD + miktarı ermantasyon süresi 4. Devirli ve devirsiz fotofosforilasyon arasındaki farklar nelerdir? 5. Işığın dalga boyu ile fotosentez hızı arasındaki ilişkiyi T. Engelman ın deneyi ile açıklayınız. 6. otosentez hızını etkileyen genetik faktörleri yazarak birini açıklayınız. 7. Kemosentez ve fotosentezin benzer özellikleri nelerdir? 8. Oksijenli solunumda bir glikoz molekülü kullanıldığı zaman, Ortamdan alınan ADP Üretilen CO 2 Üretilen H 2 O sayısını, çoktan aza doğru sıralayın. 9. Oksijensiz solunumda kullanıldığında 240 ATP lik enerji kazancı sağlayan glikoz moleküllerinin, fotosentezin ışıktan bağımsız evresinde üretilebilmesi için kaç ATP ve NADPH + H harcanmalıdır? 10. otosentez reaksiyonlarında ağır oksijen molekülünün oluşabilmesi için bitkiye ağır oksijen içeren su molekülü mü, yoksa ağır oksijen içeren karbondioksit molekülü mü vermek gerekir? Nedeni açıklayınız. 91
CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMÜ ÜNİTE DEĞERLENDİRME TESTİ - 1 1. Tabloda numaralarla gösterilen fermantasyon, oksijenli solunum ve fotosentez olayları bazı özellikleri bakımından kaşılaştırılmıştır. Olaylar Özellikler Işık enerjisinin kullanılması Son hidrojen alıcısı Su harcanması I II III Var Yok Yok Organik İnorganik Organik Var Var Yok Buna göre; tablodaki olayları gösteren numaralar aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir? ermantasyon Oksijenli Solunum otosentez A) II III I B) III I II C) III II I D) II I III E) I II III 3. I. Kimyasal bağ enerjisinin ATP ye dönüştürülmesi II. Suyun iyonlarına parçalanması III. Hem ökaryot hem de prokaryot hücreler tarafından yapılabilmesi IV. Elektronların taşındığı bir sistemin kullanılması V. Organik moleküllerin inorganik moleküllere dönüştürülmesi Yukarıda verilen özellikler fotosentez veya oksijenli solunuma ait oluşlarına göre ayrılırsa aşağıdakilerden hangisi doğru olur? otosentez Oksijenli solunum A) II - III - IV I - III - IV - V B) II - IV I - IV - V C) I - III - IV II - III - V D) III - IV - V I - II - III E) IV - V I - III - IV 2. arklı canlılar tarafından gerçekleştirilen laktik asit ve etil alkol fermantasyonlarında; I. Glikozun pirüvik aside yıkılması II. Aktivasyon için 2 ATP nin harcanması III. Sitoplazmadaki enzimlerin kullanılması IV. Son ürün oluşumu sırasında CO 2 açığa çıkması reaksiyonlarından hangileri ortak olarak gerçekleşir? A) Yalnız I B) I ve IV C) II ve III D) I, II ve III E) II, III ve IV 4. otosentezin ışığa bağımlı evre reaksiyonlarında, ışıktan bağımsız evre için gerekli olan...i... ve...ii... molekülleri sentezlenir. Yukarıdaki cümlede boş bırakılan numaralı yerlere sırasıyla gelmesi gerekenler aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir? I II A) ADP NADH B) ATP NADPH C) ADP H 2 O D) CO 2 ATP E) ATP NADH 95