Canlılık ve Enerji

Hücre, minyatür bir kimya fabrikası gibidir. Bu fabrikanın mikroskobik mekanında binlerce tepkime meydana gelir. Bu tepkimeler hücresel, fiziksel ve kimyasal faktörlerin etkisi altında, hücrenin gereksinimlerine göre gerçekleşir. Hücre, dış ortamdan almış olduğu maddeleri kendi yapısına göre düzenlemek için enerji harcar. Enerji, iş yapabilme kapasitesi yani maddenin yerçekimi ve sürtünme gibi zıt güçlere karşı hareket oluşturma yeteneğidir. Enerji bütün metabolik süreçlerin ayrılmaz bir parçasıdır. Enerji ısı. ışık, hareket, kinetik, potansiyel ya da kimyasal enerji gibi çeşitli formlarda bulunur. Canlıların iş yapabilmesi, enerjiyi bir formdan diğer forma dönüştürebilme yeteneklerine dayanır. Hücresel düzeyde enerji dönüşümlerinin sağlanmasının yanında, madde ve enerjinin bir organizmadan diğer bir organizmaya hiç durmadan akışı ekosistemlerde yaşamın temel kuralıdır. Bütün bu enerji dönüşümlerini başlatan temel kaynak ise güneş enerjisidir.

Güneş enerjisi fotosentez olayı sayesinde organik bileşiklerde kimyasal bağ enerjisine dönüşür. Kimyasal bağ enerjisi hücre içinde kullanılabilecek bir form olan yüksek enerjili fosfat bağlarında depolanır. Bu dönüşüm hücre solunumu sayesinde gerçekleşir.

Yüksek enerjili fosfat bağlarının hidrolizle kopması sonucu depolanmış kimyasal enerji serbest kalır ve hücrede metabolik faaliyetler için kullanılır. Bu sırada enerjinin bir kısmı çevreye ısı enerjisi olarak akar. Bitkilerde mitokondri ve kloroplastlar, hayvanlarda ise mitokondriler enerji dönüşümü sağlayan organellerdir.

Kimyasal olayların başlayabilmesi için enerji engeli olan aktivasyon enerjisinin aşılması gerekir. Bu enerji engelinin aşılması ya molekülleri etkileşime sokmakla ya da iç enerjilerini artırmakla mümkündür. Örneğin molekülleri ısıtmak, moleküllerin iç enerjisini artırarak aktivasyon enerjisi engelinin aşılmasını sağlayan bir yoldur. Canlı sistemlerde ise ısıtmak hücreye zarar vereceğinden, aktivasyon enerjisi, enzim kullanılarak düşürülür.

Enzimler aktivasyon enerjisini düşürse de hücreler görevlerini sürdürebilmek ve hücrede gerçekleşen pek çok kimyasal tepkimenin devamlılığını sağlamak için enerjiye ihtiyaç duyar. Işte bu enerji besinlerde bulunan organik moleküllerin yıkılması sonucu açığa çıkan kimyasal enerjidir. Bu kimyasal enerji hücrede doğrudan kullanılamaz ve ATP (adenozin trifosfat) adı verilen özel bir molekülün yapısında tutulur.