Canlı ve enerji ilişkisi

CANLI ve ENERJİ İLİŞKİSİ



1.Canlılık Olayları Enerjiyle Gerçekleşir ;

Fotosentez olayı sırasında bitkiler, güneş enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürür. Hayvanlar alemi ise ya bitkilerle ya da bitki yiyen hayvanlarla beslenirler. O halde bütün canlıların besinlerindeki enerjinin kaynağı Güneş`tir.

Yakıt olarak kullandığımız kömür ve odun bitkilerden elde edilir. Petrol ise bitki ve hayvan artıklarından oluşur. O halde yakıtlarımızdaki kimyasal enerjinin kaynağı da Güneş`tir.

Buzdolabının, elektrikli süpürgenin, çamaşır ve bulaşık makinelerinin motoru elektrik enerjisi ile çalışır. Otomobillerde benzin, mazot (motorin), LPG gibi petrol ürünleri kullanılır. Sobalarda yakıt olarak genellikle kömür kullanılır. Ütü, elektrikli fırın, radyo, televizyon, bilgisayar gibi aletleri çalıştırmak için elektrik enerjisi kullanılır. Örneklerde görüldüğü gibi bir işin, bir düzenin sağlanmasında enerjiye gereksinim duyulur.

Yakıtlarda bulunan kimyasal enerji ısı enerjisine çevrilerek evi işyeri, okul gibi yerler ısıtılır. Barajda biriken suyun potansiyel enerjisinden yararlanarak elektrik enerjisi üretilir.

Güneş dünyamızı ısıtır. Yakıtların, elektrik enerjisinin, besinlerin enerjilerinin kaynağı Güneş`tir. Güneş`in enerjisi olmasaydı Dünya çok soğuk ve karanlık olurdu, bitkiler besin üretemezdi. Bunun sonucunda Dünya`da hiçbir canlı yaşayamazdı.

Makineler çalışırken enerji harcar. İnsan vücudu birçok makineden oluşan bir fabrikaya benzetilebilir. Fabrikanın çalışması için fabrikayı oluşturan her makinenin çalışması gerekir. Yaşadığımız sürece, vücudumuzda bulunan milyarlarca atom ve molekülü bir düzende tutmamız gerekir. Bunu da ancak enerji harcayarak gerçekleştirebiliriz. Diğer canlılar da yapılarını korumak ve hareket, beslenme, sindirim, enerjiye gereksinim duyarlar.



2. Canlıların Hücresel Yapılarını Çok Atomlu Büyük Moleküller (organik) Oluşturur ;



Hücrenin temel yapısında çok atomlu büyük moleküller bulunur. Çok atomlu büyük moleküllere organik moleküller denir. Hücrenin temel yapısında bulunan organik moleküller; karbonhidrat,yağ,protein ve vitaminler olarak gruplanabilir. Cansız varlıkların yapısını oluşturan oksijen, su, karbondioksit, yemek tuzu, kireç taşı gibi maddelere inorganik maddeler denir. Cansız varlıkların yapısında organik madde bulunmaz. Canlı varlıkların yapı birimi olan hücrenin yapısında organik maddelerden başka su ve mineral gibi inorganik maddeler de bulunur.

Canlılar, hücrelerinde çok atomlu büyük moleküller oluşturabilirler. Örneğin; bitkiler yapraklarındaki hücrelerde su ile karbondioksiti birleştirerek glikoz oluşturur. Glikoz çok atomlu büyük moleküllerdendir. Bu moleküller oluşturulurken enerjiye ihtiyaç duyulur. Bitkiler bu enerjiyi güneş ışığından sağlar. Hayvanlar alemindeki canlılar inorganik maddelerden organik madde üretemezler. Fakat inorganik molekülleri kullanarak daha büyük organik moleküller oluşturabilirler. Örneğin; ribozomlarda aminoasit molekülleri birbirine bağlanarak protein sentezlenir. Bu olay sırasında enerji kullanılır. Canlı sistemlerde en fazla kullanılan enerji şekli kimyasal enerjidir. Kimyasal enerji, bir molekülün atomları arasındaki bağlarda depo edilmiştir. Bu bağların koparılmasıyla hücre içinde enerji üretilir. Örneğin; glikoz, aminoasit, yağ asitleri gibi maddeler hücrelerde enzimler yardımıyla parçalanırken kimyasal bağ enerjisi açığa çıkar.



B. GÜNEŞ ENERJİSİNİ CANLILAR NASIL KULLANIR ?



1.Bitkiler Güneş Enerjisini Dönüştürüp Hücrelerinde Tutabilen Canlılardır.



Fotosentez olayı; ışık tepkimeleri ve karanlık tepkimeleri olmak üzere iki aşamada gerçekleşir. Işık tepkimeleri aşamasında ATP sentezlenir. Işık enerjisi ile ATP sentezlenmesi olayına fotofosforilasyon denir. Işık tepkimeleri aşamasında bir karbondioksit molekülü kullanılarak 2 basamakta 3 ATP sentezlenir. Bir glikoz molekülü için 6 karbondioksit molekülü kullanılarak 18 ATP sentezlenir. Karanlık tepkimelerinde 18 ATP kullanılarak bir glikoz molekülü üretilir. O halde glikoz molekülünün sentezlenmesi için harcanan enerji klorofilin güneş enerjisini soğurarak oluşturduğu ATP enerjisi ile sağlanır.

Bitkilerin yapraklarında ve genç gövdelerinde klorofil denilen özel bir madde bulunur. Bazı bitki hücrelerinde bulunan yeşil renkli klorofil maddesi güneş enerjisini soğurur. Bitkiler, soğurdukları güneş enerjisini kullanarak ATP molekülleri sentezlerler. ATP moleküllerindeki enerjiyi bitkiler, hücrelerinde kullanabilirler.Hayvanlar alemindeki canlılarda klorofil hücreleri bulunmaz. Bu nedenle insanlar ve hayvanlar güneş enerjisini soğurarak ATP molekülü üretemez.



2.Bitkiler Işıkta Glikoz Sentezlerler



Canlıların enerji kaynağı güneştir. Bitkiler güneş enerjisini başka enerjilere dönüştürüp ürettiği besinlerde depolar. Hayvanlar ve insanlar enerji gereksinimlerini bitkilerin ürettiği besinlerden sağlarlar. Bitkiler besin üretebilmek için güneş ışığına gereksinim duyarlar. Bu nedenle süs bitkilerini güneş ışığı alan yerlere koymak gerekir.

Güneş ışınları, cam gibi saydam maddelerden geçer. Ayna ışığı yansıtır. Toprak, tahta, demir, bakır gibi maddeler ışığın bir kısmını yansıtır, bir kısmını da yansıtır. Güneş enerjisinin başka enerjilere dönüşmesine ışığın soğurulması denir. Örneğin; yazın güneşte duran demi, güneş ışınlarının bir kısmını soğurarak ısınır.

Bitkiler güneş enerjisini inorganik moleküllerden organik moleküller yapımında kullanır. Yeşil bitkilerin güneş ışığından yararlanarak su ile karbondioksidi birleştirip glikoz üretmesi olayına fotosentez denir. Fotosentez olayını gerçekleştirebilen yeşil bitkilere ototrof (üretici) canlılar denir. Yeşil bitkiler fotosentez olayı sırasında havadan karbondioksit alıp havaya oksijen vererek havayı temizler. Fotosentez olayı, ışık enerjisinin kimyasal enerjiye çevrilmesini sağlayan bir olaydır. Fotosentez olayını şöyle ifade edebiliriz.



Güneşin ışık enerjisi

İnorganik moleküller --------------------> Organik molekül + Oksijen

Klorofil

( 6 CO2 + 6 H2O ) ( C6H12O6 ) ( O2)



Yeşil yapraklı bir bitkinin fotosentez olayını gerçekleştirebilmesi için güneş ışığı, su ve karbondiokside gereksinimi vardır. Bu nedenle bitkiler geceleri fotosentez yapamaz.



3.Tüm Canlılara Sunulan Fotosentez Ürünü : GLİKOZ



Bitkiler, fotosentez olayında kullandığı güneş enerjisini glikoz molekülünün kimyasal bağlarında depolar.

Bitkiler fotosentez ürünü olan glikozu, yapısını ve diğer organik maddeleri oluşturmak için hammadde olarak kullanır. Örneğin; bitkiler vitaminleri, karbonhidratları, yağları ve proteinleri oluştururken glikozu hammadde olarak kullanır. Ayrıca bitkide görülen büyüme, gelişme, üreme, irkilme gibi canlılık olayları glikozun enerjisiyle sağlanır.

Fotosentez, sadece bitkilerin değil tüm canlıların yaşaması için gereklidir. Heterotrof (tüketici) canlılar bitkilerin ürettiği; glikoz, protein, yağ ve vitamin gibi besinlerle beslenir. Bu besinler tüketici canlının vücudunun yapısını, onarımını, büyümesini ve gelişmesini sağlar.

Canlılar karbonhidrat, protein ve vitamin gibi maddeleri aldıkları besinlerden sentezler. Örneğin; yediğimiz besinler genellikle hücrelerimizin yapısına uymaz. Hücrelerimiz, bu besinleri kullanarak kendi yapısına uygun maddeleri sentezleyerek büyür, büyüyen hücrelerimiz bölünerek çoğalır. Yeni oluşan hücrelerle yaralanan kısımlarımız onarılır ve vücudumuz büyür. Bu durum tüm canlılar için geçerlidir. Bitkiler fotosentez olayı ile inorganik moleküllerden, glikozu sentezler. Daha sonra glikozu kullanarak yapılarındaki diğer organik molekülleri oluşturur.

Heterotrof canlılar, başka canlıların organik yapılarını besin olarak kullanır. Ototrof beslenen bitkilerin ise inorganik moleküllerden organik molekül sentezi yapabilmesi için enerjiye gereksinimleri vardır. İşte bitkiler hücrelerindeki klorofille güneş enerjisini soğurarak bu enerjiyi sağlar.



C. HÜCRENİN KULLANABİLECEĞİ ENERJİ



1. Canlılar Hücrelerinde Kullanabileceği Enerjiyi (ATP) Nereden Sağlar



Canlı sistemlerde en fazla kullanılan enerji çeşidi kimyasal enerjidir. Kimyasal enerji, bir molekülün atomları arasındaki bağlarda depo edilmiştir. Bu bağların koparılmasıyla hücre içinde enerji üretilir. Şeker ve yağ gibi temel besin maddelerindeki enerji kimyasal enerjidir. Hücre içinde üretilen ATP enerjisi de kimyasal enerjidir. Yeşil bitkiler fotosentezle güneş enerjisini kimyasal bağ enerjisi olarak besin moleküllerinde depo eder. Bu besin molekülleri bitki ve hayvan hücreleri tarafından alınır ve hücrelerin kullanabileceği yeni bir enerji şekli olan ATP`ye dönüştürülür.

Canlılar hücrelerinde herhangi bir enerjiyi kullanamazlar. Hücrede kullanılan enerjinin, hücreyi parçalayamayacak kadar küçük olması ve her zaman hücrenin içinde bulunması gerekir. ATP denilen özel enerji, molekülün kimyasal bağında bulunur. ATP, hücredeki bütün enerji gerektiren olaylarda kullanılır. Hücrede ATP kullanıldıkça bir enerji kaynağından yararlanılarak tekrar ATP üretilir. ATP molekülünde hücre içinde kullanılabilen ve hücreye zarar vermeyen özel bir kimyasal bağ enerjisi vardır.

Hücrelerin içinde çok büyük enerji dönüşümleri ve enerji açığa çıkaran olaylar oluştuğu halde, hücre bundan zarar görmez. Çünkü, hücrede enerji veren olaylar basamak basamak ve kontrollü şekilde olur. Örneğin; bir karaciğer hücresinde yaklaşık 1000-1600 mitokondri ( Hücrede enerji üretimi yapan organel) bulunur. Her mitokondrinin bir saat içinde 10 atp sentezlediğini düşünerek bir hesap yapılırsa karaciğerde yaklaşık 8-12 milyon kalorilik ısı oluşacağı hesaplanır. Eğer bu enerji bir anda ortaya çıksaydı hiçbir hücre canlı kalamazdı. Bu kadar büyük enerji yavaş yavaş oluştuğu için hücrelere zarar vermez.



Onur Kılavuz

Fen Bilgisi Öğretmeni