Bitkiler, hayvanlar ve tek hücreli canlılar yani kısaca ekosistemde yer alan tüm canlı formları yaşamsal faliyetlerini sürdürebilmek ve hayatta kalmak için enerjiye ihtiyaç duymaktadır. Enerji kısaca tanımlamak gerekirse bir sistemin iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanabilir.
Ekosistemde yer alan canlıların temel enerji kaynağı güneştir. Biyoloji kaynaklarının canlılarda enerji dönüşümü konusunda yer alan fotosentez, ATP, fosforilasyon, endergonik ve ekzergonik tepkimeleri ayrı başlıklar altında farklı bir şekilde ifade edeceğiz.
Canlılarda Enerji Dönüşümü
Canlılar aleminde bulunan enerji dönüşümünü 3 tip üzerinden ele alabiliriz. Canlıların enerji dönüşümü olayı fotosentez olayı, fosforilasyon olayı ve ATP ile açıklanabilir. Ancak biz size bu konuyu enerji tiplerine göre anlatarak biraz daha geniş tutacağız.
Birinci tip enerji dönüşümü :
Fotosentez olayı ile güneş ışınlarının içerisinde yer alan enerji canlı içerisindeki organik bileşiklerin aralarındaki bağlar kimyasal enerjiye dönüşmesi birinci enerji dönüşümü tipidir.
İkinci Tip Enerji Dönüşümü :
Canlı mekanizması içerisinde yer alan organik bileşiklerin kendi aralarında kurmuş oldukları kimyasal bağ enerjisinin hücresel solunumu esnasında hücre içerisinde yüksek enerjili fosfat bağlarına dönüşümü ise ikinci tip enerji dönüşümüdür. İkinci tip enerji dönüşümüne kısaca ATP sentezlenmesi bir diğer ifadeyle fosforilasyon denilebilir.
Üçüncü Tip Enerji Dönüşümü :
Canlı yapısı içerisinde yer alan ATP’nin kimyasal enerjisi canlıların kasların kasılması, salgılama vb. yaşamsal faliyetleri biyolojik işlerde kullanması üçüncü tip enerji dönüşümü olarak ifade edilir.

ÖNEMLİ NOT:
Bir formdan başka bir forma dönüşen enerji formlarının reaksiyonları sonucu ısı açığa çıkmaktadır. Bu ısı enerjisi çevreye yayılmamaktadır.

Hücredeki kimyasal tepkimeler serbest enerji dönüşümüne göre ekzergonik ve endergonik tepkime olmak üzere ikiye ayrılmaktadır.
Ekzergonik Tepkime
Kısaca enerji veren tepkime denilebilir. Enerji açığa çıkaran tepkimelere ekzergonik tepkime denilmektedir. Bu tür tepkimelere örnek olarak defosforilasyon ve oksijenli solunum verilebilir.
ATP + H2O —-} ADP + Pi + Enerji
C6H12O6 + O2 —-} CO2 + H2O + 38 ATP

Endergonik Tepkime
Bu tür tepkimelerde enerji harcanarak reaksiyon gerçekleşmektedir. Endergonik tepkimelere verilecek örnekler fosforilasyon olayı ve fotosentez esnasında organik moleküllerin sentezlenmesinde yaşanan reaksiyonlar, biyosentez reaksiyonları ve kasların kasılması, aktif taşıma, hücre bölünmesi ve sinirsel iletim sağlayan reaksiyonlar.

Enerjinin Temel Molekülü ATP
ATP bu konu başlığı altında ifade edecek olursak enerji taşıma işlemini gerçekleştiren nükleotit yapılı molekül olarak ifade edebiliriz.
ATP, enerji üretimini sağlayan ekzergonik tepkimelerden aldığı enerjiyi, reaksiyon esnasında enerjiye ihtiyaç duyan endergonik tepkimelere taşıyan bir moleküldür.
ATP Yapısı :
Baz, şeker ve fosfat’dan oluşan bir yapısı bulunmaktadır. ATP’nin yapısını sizlere kısaca ve başlıklar altında ifade edeceğiz.

  • Adenin (A) bazı, riboz şekeri (pentoz) ve fosfat grubu (fosforik asit) ATP’nin yapısını oluşturmaktadır.
  • Adenin bazı ve riboz şekeri arasındaki bağa glikozit bağı denilmektedir. Bu bağ enerji içermez.
  • Riboz şekeri ve fosforik asit arasındaki bağa ise ester bağı denilmektedir. Bu bağ enerji içermez.



  • ATP’nin yapısı içerisinde yer alan fosfot grubu 3 adet fosfat molekülünün 2 yüksek enerjili fosfat bağı yapması ile oluşmaktadır. Fosfot bağı ester bağı ve glikozit bağının aksine enerjinin depo edilmesinde kullanılmaktadır.
  • Fosfat bağlarında depo edilen yüksek enerjilerin parçalanması sonucu ortaya çıkan enerji canlının yaşamsal faliyetleri için kullanılır.
  • ATP tüm canlılar tarafından sentezlenmektedir.
  • ATP suda çözünen bir moleküldür. Bunun yanı sıra hücrede kesinlikle depo edilmez çünkü sıra hücre dışına çıkamadığı için hücre içerisinde sentezlenir ve hücre içinde harcanır.


ATP GENEL ÖZELLİKLERİ

  • Hücrede yerlan alan sitoplazma, mitokondri ve kloroplast gibi yerlede sentezlenmektedir.
  • Temel enerji kaynağı güneştir.
  • Endergonik tepkimelerde ve ekzergonik tepkimelerde kullanılmaktadır.
  • Yapısı içerisinde yer alan fosforik asitlerin aralarında oluşturdıkları yüksek enerjili fosfat bağının parçalanması ile enerji elde edilir.
  • ATP enerjisi metabolik faliyetlerde kullanılmaktadır.
  • ADP molekülüne bir fosfat grubunun bağlanması ile ATP oluşmaktadır.
  • ADP + P + Enerji = ATP + Su (H2O)
  • ATP oluşumu enerji gerektirdiği için endergonik bir tepkimedir.
  • Yukarıda yaşanan tepkimenin tersinde ise enerji açığa çıkmaktadır. ADP’nin ATPaz enzimi ve su molekülü aracılığıyla fosfat bağının kopması sonucu enerji açığa çıkmaktadır.



  • ATP + H2O = ADP + Enerji
  • Bu tepkime sonucu enerji meydana geldiği için ekzeroniktir.
  • ADP ve AMP’deki enerji ATP den daha azdır. ADP ve AMP şarj edilemez ATP hücrede şarj edilebilir.


FOSFORİLASYON ÇEŞİTLERİ
Canlılarda enerji dönüşümü tipleri arasında yer alan fosforilasyon çeşitleri atp’nin sentezinde kullanılan enerjinin kaynağına göre 4 çeşittir.

Substrat Düzeyinde Fosforilasyon :
Enzimler aracılığıyla fosfat grubu içeren bir substratın ADP’ye aktarılması sonucu gerçekleşen ATP sentezine substrat düzeyinde fosforilasyon denilmektedir.
Oksidatif Fosforilasyon :
Organik molekülden ayrılan hidrojenlerin (H) yüksek enerjili elektronlarının oksijene taşınmaı sonucu enerji açığa çıkmasına oksidatif fosforilasyon denilmektedir.
Fotofosforilasyon :
Yapısında klorofil bulunduran hücrelerde ışık enerjisi ie yapılan ATP enerjisine fotofosforilasyon denilmektedir.
Kemosentetik Fosforilasyon :
Bakteri ve arke bakteri gibi prokaryot canlıların inorganik oksidasyonunda sağladıkları kimyasal enerjiyle yapılan ATP sentezine kemosentetik fosforilasyon denilmektedir.
ENERJİ ÇEŞİTLERİ
Enerji’nin sekiz adet çeşidi bulunmaktadır. Enerji çeşitlerini başlıklar altında kısaca ifade edeceğiz.
Potansiyel Enerji : Bir cismin konumu ve durumu yüzünden sahip olduğu enerji çeşitidir.
Kinetik Enerji : Bu enerji türü hareket eden cisimlerde bulunmaktadır.
Isı Enerjisi : Cisimlerin sıcaklık yüzünden sahip olduğu enerji çeşididir.
Elektrik Enerjisi : Elektrik yükleriyle sahip olunan enerji çeşidine elektrik enerjisi denilmektedir.
Işık Enerjisi : Güneş, ampul gibi sahip olunan enerjilere ışık enerjisi denilmektedir.
Kimyasal Enerji : Maddelerde kimyasal reak. sonucu ortaya çıkan enerjilere kimyasal enerji denilmektedir.
Nükleer Enerji : Fisyon ve füzyon sonucu meydana gelen enerji çeşitidir.
Ses Enerjisi : Cisimlerde yaşanan olaylar sonucu oluşan enerji çeşitidir.
SİSTEMLER
Sistem, belli sınırlardaki evren parçasıdır. Ortam, sistem dışında kalan evren parçasına denilmektedir. Evren, sistem ve ortamı içeren her şeye evren denilmektedir.
Sistem Türleri
Sistemler madde ve enerji alış-verişine göre 3 başlık altında incelenir.
Açık Sistem : Sistem ile ortam arasında hem madde hemde enerji taşınması yapan enerji türüdür.
Kapalı Sistem : Sistem ile ortam arasında yalnızca enerji alış verişi yapılmasına kapalı sistem denilmektedir.
Yatılmış (izole) Sistem : Sistem ile ortam arasında madde ve enerji alış verişinin olmadığı enerji çeşitidir.
Sistemler basınç sıcaklık ve hacim etkenlerine göre 3 başlık altında incelenmektedir.
İzotermik Sistem : Sıcaklığı sabit tutulan sistemlerdir. İnsan vücudu izotermal bir sistemdir.
İzokonik Sistem : Hacmi sabit tutulan sistemlerdir. Buna örnek olarak düdüklü tencere verilebilir.
İzobarik Sistemler : Basıncı sabit tutulan sistemlerdir. pistonlu silindir buna örnektir.