GLİKOLİZ: Her iki tip solunumunda başlangıç reaksiyonlarının aynı olduğunu ve hücrenin stoplazmasında gerçekleştiğini belirtmiştik. Şimdi bu glikoliz reaksiyonlarının nasıl oluştuğunu inceleyelim.

Bu reaksiyon dizini enzimlerin yardımıyla ve ortamda yeterli enerji var ise başlayabilir. Bu enerji aktivasyon enerjisi olarak kullanılan enerjidir. yukarıdaki şekilden de takip ederek açıklamaya devam edelim. Glikozun parçalanmaya başlaması için yani glikoliz reaksiyonlarının (dolayısı ile de solunum reaksiyonlarının ) başlaması için stoplazmada bulunan 2 ATP'nin harcanması gerekir.
Glikoz molekülüyle tepkimeye giren ATP molekülleri son fosfatlarını glikoza vererek tepkimeden ADP olarak ayrılır. Bu arada Glikoz da Fruktoz'a dönüşür. Şu an aktifleşmiş durumdaki molekülümüz Fruktoz di fosfattır.

İkiye ayrılan 6 C'lu 2 P'lı molekülümüzden iki tane PGAL (Fosfo Gliser Aldehit) oluşur. Bundan sonra reaksiyon iki PGAL üzerinden yani iki koldan devam eder. Biz sadece birini anlatıp diğerinde de aynı şeylerin olduğunu söyleyelim.

PGAL ortamda bulunan NAD (Nikotin Amid Dinukleotid) ile reaksiyona girerek bir çift hidrojenini NAD ye verir. NADH2 oluşur. Bu arada PGAL nin bağlarında bir boşluk oluşur. Bu boşluk ortamda bulunan fosfat ile doldurulur.

Şimdi 3 C'lu 2 P'li bir molekülümüz oluşmuştur. Bu molekül ortamda bulunan ADP'ler ile reaksiyona girerek sırasıyla 2 ATP oluşur. Geriye kalan molekül ise PÜRİVAT olarak adlandırılır.
Diğer PGAL'de de aynı şeyler olacağı için toplam 4 ATP sentezlenmiş olur. Bundan sonra ortamda oksijen yoksa yada kullanılamıyor ise oksijensiz solunum gerçekleşir.

OKSİJENLİ SOLUNUMCanlı hücrelerde karbonhidrat, yağ ve proteinlerin oksijen kullanarak parçalanması ve ATP sentezlenmesi olayına oksijenli solunum denir.
Karbonhidratlar monosakkaritlere, yağlar yağ asitleri ve gliserole, proteinler amino asitlere dönüştürüldükten sonra solunum tepkimelerine katılırlar.
oksijenli ve oksijensiz solunum besinlerde depolanmış enerjiyi açığa çıkarır. Fakat oksijen kullanılınca enerjinin büyük bir bölümü açığa çıkar. Çünkü glikoz kendini meydana getiren bileşenlerine tam olarak parçalanır. oksijensiz solunumda ise az enerji açığa çıkar. Çünkü glikoz kendini meydana getiren bileşenlerine tam olarak parçalanmaz. Fermantasyonda son ürünlerin bazıları organik molekül olup, belli oranda enerji depo etmektedirler.
oksijenli solunumun genel denklemi:
Glikoz + 6O2 ----------> 6CO2 + 6H2O + 38ATP şeklindedir.
Oksijenli solunum üç kadenede gerçekleşir.
• Glikoliz evresi
• Kerbs devri
• Oksidatif fosforilasyon evresi (ETS)

a. Glikoliz Evresi
Tıpkı oksijensiz solunumda olduğu gibidir.

b. Krebs Devri
Glikoliz sonucu oluşan ürün pirüvattır. Ortamda oksijen bulunması durumunda pirüvatlar mitokondriye geçerler. Her bir pirüvat molekülünden 1 mol CO2 ve 2H ayrılır. 2C'lu 1 molekül aktif asetik asit oluşur. Bu olay mitokondri zarındaki enzimlerle gerçekleşir.
Krebs devrini başlatan ilk molekül aktif asetik asit olup, 4C'lu bir molekülle birleşerek 6C'lu sitrik asiti oluşturur. Bu reaksiyonun başlaması ortamda oksijen bulunmasına bağlıdır.
krebs devrinde gerçekleşen reaksiyonlar aşağıda özetlenmiştir.
• İki karbonlu aktif asetik asit, dört karbonlu bir molekülle birleşerek altı karbonlu sitrik asiti oluşturur.
• Sitrik asit beş karbonlu bir bileşiğe dönüşürken bir molekül karbondioksit açığa çıkar.
• Beş karbonlu bileşikten bir molekül daha karbondioksit ayrılır ve dört karbonlu bileşik oluşur.
• En son oluşan dört karbonlu molekül bir kaç defa ortama H+ verdikten sonra tekrar başlangıçtaki dört karbonlu bileşiğe dönüşür.

Krebs devri reaksiyonları sonucunda iki molekül asetik asitten 8NADH2, 2FADH2, 4CO2 ve 2ATP üretilir. Yine mitokondriye geçiş esnasında ise 2NADH2 ve 2CO2üretilir.

c. Oksidatif Fosforilasyon (ETS Olayları)
Oksijenli solunumun Glikoliz ve Krebs devrinde hazırlanan NADH2, FADH2'deki H atomlarına ait elektronlar ETS'den (elektron taşıma sistemi) geçtikten sonra O2 ile birleşir. Bu sırada ATP üretilir ve sonuçta H2O molekülleri oluşur. Bu devreye hidrojen yolu reaksiyonları denir. En çok enerji (ATP) hidrojen yolunda üretilir.
Solunumda oluşan son ürünler: CO2, H2O ve ATP'dir. Ancak proteinler solunumda kullanılmışsa; NH3, üre, ürik asit, H2S gibi farklı ürünlerde oluşabilir.

Elektron Taşıma Sistemi (ETS)
Bir hidrojen atomu bir proton (H+) ve bir elektrondan meydana gelmektedir. Hidrojen taşınmasının bazı basamaklarında her hidrojen atomunun proton ve elektronu birlikte taşınır. Fakat bazı basamaklarda proton ve elektron birbirinden ayrılır. Protonlar çözelti içinde kalırken, elektronlar bir taşıyıcıdan başka bir taşıyıcıya aktarılır.
Enerjinin açığa çıkması bu elektronların aktarılması sırasında gerçekleşir. En son kademede elektron oksijen atomuna taşınır, orada protonlarla birleşerek hidrojen atomunu oluşturmakta sonuçta su meydana gelmektedir.

Elektronların oksijene taşınması sırasında solunum zincirini oluşturan enzimler görev yapar. Bu enzimlerin her birinin elektronu tutan bir bölgesi vardır. Bu aktif bölge protonla birlikte veya tek başına gelen elektronu bir önceki taşıyıcıdan alarak, bir sonraki taşıyıcının aktif bölgesine aktarır.
Bu aktarma sırasında elektronların ortama yaydığı (bıraktığı) enerjiyle ADP molekülüne ortamda bulunan fosfork asit (P) bağlanarak ATP üretlir.NADH2 üzerinden ETS'ye giren 2 elektronun oksijene taşınması sırasında 3 ATP üretilir. (Eğer 2 elekron FADH2 üzerinden ETS'ye katlırsa üretilen enerji miktarı 2ATP'dir.)

Burada ATP sentezi oksitlenme (yükseltgenme) ve redüklenme (indirgenme) reaksiyonlarıyla sağlandığı için bu devreye ve ATP üretim şekline oksidatif fosforilasyon denir.
Ancak elektronun her aktarılışında ATP oluşmaz. bunun için ortama verilen enerjinin belli bir değeri (7300 cal) aşması gerekir.

Bir glikoz molekülünün bağları arasındaki enerjinin ancak yaklaşık % 40'ı ATP sentezinde kullanılır. Geriye kalan enerjinin çok az bir kısmı ısı olarak yayılırken, henüz %60'ı oksijenli solunumumun son ürünleri olan su ve karbondioksit moleküllerinin bağları arasıdadır.
{ÖNEMLİ NOT: Bazı araştırılmadan ve düşünülmeden yazılmış kaynaklarda (haftalık ÖSS hazırlık dergileri ve dersane kitapları) glikoz molekülünde bulunan enerjinin %40'ı ATP sentezinde kullanılırken %60'ı ısı olarak yayılır denilmektedir. Böyle bir şeyin olması mümkün değildir. O kadar enerjinin ısıya dönüşmesi canlının kömürleşmesine neden olur. Doğrusu bir önceki paragrafta açıklanmıştır }

Oksijenli Solunumda Enerjinin Hesaplanması:

• Glikoliz reaksiyonlarında 4 ATP (enzim-substrat düzeyinde)
• Krebs devrinde 2 ATP (enzim-subsrat düzeyinde)
• ETS de 34 ATP (oksidatif fosforilasyonla)
• Toplam: 40 ATP
• Glikolizde harcanan 2 ATP (aktifleşme enerjisi olarak)
• Net Kazanç: 38 ATP