Hüceyrədəki Enerji İstehsalı

Enerji insan üçün hər sahədə imtina edilməz bir ehtiyacdır. Texnologiya, sənaye, nəqliyyat, rabitə kimi bir çox mühüm mövzuda kilid rolunu oynayır. Bu qədər imtina edilməz bir ehtiyac olan enerjinin əvəzi də, əlbəttə ki, yüksəkdir. Nəhəng anbarlar, rafinad zavodları, hətta nüvə stansiyaları bu məqsədlə inşa edilər. Ölkə büdcələrinin böyük hissəsi enerjiyə ayrılar. Yalnız gündəlik həyatda istifadə etdiyimiz bir avtomobilin yanacaq ehtiyacı üçün belə, yüklü miqdarda pul xərcləyərik.

Bəs enerji ilə təmin olunma bu qədər bahalı olduğu halda, sizi daşıyan, düşünməyinizdən danışmağınıza və yeriməyinizə qədər bir çox işinizi görən bədəniniz, hansı enerjini hansı mənbədən təmin edir, necə istehsal edir və ondan nə cür istifadə edir?

1. Iç Çeper 2. Dış Çeper 3. Çeperler Arası Boşluk

Hücrenin enerji santrali mitokondrinin mikrografiği ve kesiti

Hüceyrə Və Enerji

Hüceyrə bədənin ehtiyacı olan enerjini istehsal etmək üçün, "mitoxondri" adlı yüzlərlə kiçik enerji stansiyasından faydalanar. Bu stansiyalarda, qidalardan əldə edilən kimyəvi enerjilər, hüceyrənin istifadə edə biləcəyi enerji paketlərinə çevrilər. Bu paketlərə ATF adlandırılar. Hüceyrə daxilində həyatı təmin edən bütün hadisələr, mitoxondrilərdə istehsal edilən bu istifadəyə hazır enerji paketləri sayəsində baş tutar.

Bəs bu enerjinin əvəzi nədir?

Müqayisə olaraq, avtomobilinizdə yanacaq kimi işlətdiyiniz benzini ələ alaq. Bu benzin əvvəlcə yerin dərinliklərindən xam neft halında çıxardılar. Sonra gəmilərlə neft neftayırma zavodlarına daşınar. Bu neftayırma zavodlarında, bir çox mürəkkəb kimyəvi əməliyyatdan sonra benzin halına gətirilər. Avtomobilinizin mühərriki də, burada istifadə edilən benzin də bir-birlərinə uyğun şəkildə meydana gətirilmişdir. Avtomobiliniz başqa hər hansı bir yanacaqla işləyə bilməz. Eynilə qatarları işlədən elektrik də böyük zəhmətlər və xərclər nəticəsində anbarlarda istehsal olunar. Bu iş üçün nəhəng hidroelektrik stansiyaları qurulmuşdur. Hər iki nümunədə də mühüm məlumat təcrübəsi və qabaqcıl bir texnologiyadan istifadə edilir.

Hüceyrənin Enerji Stansiyası

Hüceyrədə, yuxarıda sadaladıqlarımızdan olduqca mükəmməl bir sistem mövcuddur. İstifadə ediləcək enerjinin ilk mənbəyi Günəşdir. Bitkilər günəş şüalarından istifadə edərək qida hazırlayarlar. Daha doğrusu, günəş şüasının enerjisini, hazırladıqları qidalarda toplayarlar. Bədən də bu bitkilərdən və bunlarla bəslənən heyvanlardan aldığı qidaları çox kiçik hissələrə parçalayar. Enerjinin xammalı olan bu kiçik hissəciklər hüceyrə tərəfindən tutular və hüceyrənin "enerji stansiyası" olan mitoxondrilərə gətirilər. Mitoxondrilər bu xammalları ən kiçik molekullarına qədər parçalayaraq içlərindəki enerjini ortaya çıxararlar. Üstəlik, bu enerjini hüceyrənin istifadə edə biləcəyi bir yanacaq növü olan ATF-yə çevirərlər. Hüceyrədəki bütün hadisələr də bu yanacağın təmin etdiyi enerji sayəsində icra olunar. Bura qədər saydıqlarımız, bütün olub bitənlərin çox qısa xülasəsidir. Mitoxondri adlanan bu stansiyalardakı enerji istehsalı əsnasında olduqca mürəkkəb kimyəvi hadisələr meydana gələr. Bu kimyəvi möcüzələr, millimetrin 100-də bir hissəsi qədər olan hüceyrənin daxilində, yəni təsəvvür edilə bilməyəcək kiçiklikdəki bir yerdə meydana gələr.

	1. STOPLAZMA 2. GLUKOZ 3. Enerji Girişi 4. GLİKOLİZ 5. 2 Pİruvat 6. MİTOKONTRİ	7. KREBS ÇEMBERİ 8. SU 9. Elektron Transferi Fotofosforilasyon 10. OKSİJEN
	(Şekil 8.1) Hücredeki enerji üretiminin kısa özeti: Glikoliz basamağında glukoz prüvik aside kadar parçalanır. Burada iki ATP (enerji) elde edilir. Ardından Krebs çemberine giren pirüvik asitten iki ATP daha elde edilir. Üçüncü basamak olan fotofosforlasyon sonucunda 32 ATP kazanç sağlanır. Her hücre hayatının devamı, dolayısıyla sizin hayatınızın devamı için bu işlemleri yapmaya mecburdur. Bu sistemin işlemesi için mevcut olan bütün enzimlerin birarada olması gerekir. Tek bir enzimin eksikliği sistemi tamamen çökertecek, hayat kaynağı olan oksijen hücreyi yakarak ölümüne neden olacaktır.

Hüceyrədəki enerjinin istehsalında baş rolu oksigen oynayar. Enerji istehsalının demək olar ki, hər mərhələsində bir çox fərqli ferment fəaliyyətə keçər. Bir mərhələdə vəzifəsini tamamlayan fermentlər, növbəti mərhələdə pillədə başqalarına təhvil verərlər. Beləliklə də, onlarla ara əməliyyat, bu əməliyyatlarda fəaliyyətə keçən yüzlərlə fərqli ferment və saysız kimyəvi reaksiya sayəsində, qidalarda toplanan enerji hüceyrənin işinə yarayacaq vəziyyətə gətirilər. (şekil 8.2-8.3-8.4)

Bu halıyla, hüceyrənin daxilindəki "enerji stansiyası"nın, bir neftayırma zavodundan və ya bir hidroelektrik stansiyasından daha mürəkkəb olduğunu söyləyə bilərik.

Bu vəziyyət, hüceyrənin digər funksiyaları kimi qarşımıza olduqca fövqəladə bir mənzərə çıxardır. Çünki bir neftayırma zavodu, neftin nə olduğunu bilən, xam nefti laboratoriya şəraitində analiz etmiş və bu texniki məlumatlar əsasında hərəkət edən mühəndislər tərəfindən inşa edilər. Neftin nə olduğunu bilməyən insanların bir neftayırma zavodu inşa edə biləcəklərini düşünmək isə, əlbəttə, gülüncdür. Belə bir şey qeyri-mümkündür.

1. Glükoz 2. Glikolizis 3. Piruvat 4. Glükoz-6-Fosfat 5. Krebs Çemberi1,3-Bifosfogliserik asit 6. Fruktoz-6-biFosfat 7. Elektron transferi Fotofosforilasyon	8. 1,3-Bifosfogliserik asit 9. Gikoliz basamağı hücrenin sitoplazmasında olur. 10. Substrat seviyesinde fotofosforlasyon. İki ATP üretilir. 11. Ürün reaksiyonların 2.basamağına gönderiliyor. 12. Subsrat seviyesinde fotofosforlasyon. İki ATP üretilir 13. Pirüvik Asit
(Şekil 8.3) Glikolizin ilk basamağı enerji temini ile başlar. Enerji olmadan tepkime başlayamaz. Enzimler ATP'den transfer ettikleri iki fosfat grubu sayesinde glukozun değişimini başlatırlar. Bu ilk aşamada iki molekül PGAL (fosfogliseraldehit) üretilir. PGAL'ın üretilmesi enerji teminin başlangıcının ilk işaretidir. Enzimler PGAL'dan elde ettikleri proton ve elektronları NAD+'ya transfer ederek iki molekül NADH sentezlerler. NAD+kullanılamayan bir enzimdir. Proton ve elektronları alarak aktive olur sonra aldığı elektron ve protonları tekrar ortama geri verir, böylece tekrar NAD+ haline gelir. Daha sonra her substrat grubu ADP'ye bir fosfat vererek iki ATP oluşumunu sağlarlar. Aynı işlemler dört ATP için gerçekleşir. Üretilen dört ATP'ye karşılık glikolizin ilk basamağında harcanan iki ATP sayesinde iki ATP elde edilmiş olur.

Lakin bu qeyri-mümkünlük, hüceyrənin daxilindəki enerji stansiyası, yəni mitoxondri, tərəfindən aradan qaldırılmışdır. Çünki hüceyrə ana bətnində əmələ gələr, çoxalar və sonra da insan bədənini meydana gətirər. Hüceyrənin enerji stansiyası olan mitoxondri, həyatında bir dəfə belə xarici dünya ilə təmasda olmaz, tək bir bitki belə görməz. Buna baxmayaraq, bitkinin daxilindəki enerjini necə ortaya çıxaracağını bilər və bu mürəkkəb əməliyyatı mükəmməliklə icra edər.

Mitoxondri belə bir sistemi haradan öyrənmişdir?

Əslində, heç bir hüceyrə orqanoidinin bioloji bir funksiyanı, sözün əsil mənasında "öyrənmə" imkanı yoxdur. Çünki hüceyrə əmələgələn zaman, belə bir funksiyanı yerinə yetirəcək xüsusiyyətlərə sahib olmayıb, sonrakı həyat müddətində bunun öhdəsindən gələ biləcək bacarığı əldə etmə imkanı yoxdur. Bu cür hadisələrdə ilkin şərt, bədəndə əlaqədar sistemin hələ həyatın başlanğıcında tamamlanmış surətdə hazır olmasıdır. Əks halda enerji istehsalında baş rol oynayan "oksigen" hüceyrəni həmin anda korlayar. Bu zaman hüceyrə, əmələ gəldiyi anda, eyni zamanda oksigenə qarşı mükəmməl bir sistemlə də təchiz edilmiş olmalıdır. Təkcə bu sayədə özünü yox edə biləcək bu qazı qəbul edib, onun sayəsində həyatının davamı üçün ən mühüm ehtiyacını, yəni enerjini istehsal edə bilər.

Mitoxondrinin məqsədi, enerjini oksigendən istifadə edərək istehsal etməkdir. Bunu da, yuxarıda bəhs etdiyimiz kimi, ardıcıl fəaliyyət göstərən fermentlər sistemi olmadan bacarması qeyri-mümkündür. Bu fermentlər bir canlıda ya tamamilə olar, ya da heç olmaz. Növbəti nəslə irsi yolla, yəni DNT-də toplanmış məlumat vasitəsilə köçürülə bilərlər. Heç bir canlı öz-özünə, belə struktur tənzimləməsini öyrənə bilməz. Bu sistem o qədər təkmilləşmiş və təfərrüatlıdır ki, insan zəkası belə bu gün bütün imkanlarından istifadə edərək belə bir sistemi qura bilməz.

Mitokondrinin işlevsel bölgeleri. a) Yarasanın pankreas hücresinin mitokondrisi. b) Mitokondrinin iç bölümündeki zar, organelin içini iki bölüme ayırır. c) İçerde kalan bölüm, oksijenli solunumun ikinci kısmının (buna Krebs çemberi de dahildir) gerçekleştiği bölgedir. NAD ve FAD, H+ ve elektron yakalayarak NADH ve FADH2 oluşturur. Bunları zarın iç kısımda bulunan taşıma sistemine gönderirler. Üçüncü basamakta bu sistemin işlemesi sonucunda H+ konsantrasyonu ve elektrik yükleri değişimleri oluşur. Bu değişimler ve ATP enzim sistemlerinin (ATP senteaz) etkileşmesi sonucunda ATP üretilir.

Necə ki, mitoxondridəki bu fövqəladə sistemin təkcə bir anda meydana gəlməli olduğunu təkamülçü elm adamları da qəbul etmək məcburiyyətində qalıblar. Bu mövzu ilə əlaqədar tanınmış təkamülçülərdən prof. dr. Əli Dəmirsoyun (Ali Demirsoy) aşağıdakı etirafı olduqca izahedicidir:

Ən mühüm sual, mitoxondrilərin bu xüsusiyyəti (yəni oksigeni enerji əldə etmə mexanizmində istifadə etmək xüsusiyyətini) necə qazanmasıdır. Çünki tək bir fərdin belə təsadüf nəticəsində bu xüsusiyyəti qazanması, ağlın qavraya bilməyəcəyi bir çox ehtimalın eyni anda mümkün olmasını tələb edir. Burada təkamüli bir problemlə qarşılaşırıq. Hüceyrə gələcək yeni vəziyyəti bilərək uyğunluq mu meydana gətirmişdir? Yoxsa şərtlər meydana gəlmədən, təsadüf nəticəsində bu xüsusiyyətləri daşıyan bir hüceyrə müvəffəqiyyətli bir uyğunluq mu meydana gətirmişdir?.. Tənəffüs prosesini təmin edən və hər mərhələdə müxtəlif şəkildə katalizator kimi tapşırıq yerinə yetirən bəzi fermentlər, mexanizmin təməlini meydana gətirirlər. Bir hüceyrə eyni anda bütün bu fermentlərin hamısına sahib olmalıdır. Bəzilərinə sahib olub, bəzilərinə isə sahib olmaması mənasızdır. Çünki fermentlərdən bəzilərinin çatışmaması, hər hansı nəticə verməz. Burada elmi düşüncəyə olduqca zidd gəlməklə yanaşı, daha doqmatik bir izah və fərziyyə etməmək üçün, bütün tənəffüs fermentlərinin hüceyrə daxilində bir dəfədə və oksigenlə təmas etmədən əvvəl, tam şəkildə mövcud olduğunu istər-istəməz qəbul etmək məcburiyyətindəyik.(14) 14

(Şekil 8.6) Oksijenli solunumun ikinci basamağında pirüvat mitokondriye girer. Burada pirüvat tamamen ayrıştırılır. Ayrıştırılan karbon ve oksijen atomlarından karbondioksit ve su elde edilir. Ciğerlerden solunum yoluyla atılan karbondioksitin kaynağı budur. Şekilde görüldüğü gibi Krebs çemberine girilmeden pirüvatın tamamı asetil-koenzimA'ya çevrilir. Elde edilen ürün Krebs çemberine girişte oksaloasetatla birleşir. (Krebs çemberi ismini 1930'larda yaptığı çalışmalarla tanınan Hans Krebs'ten alır) Krebs çemberinin üç işlevi vardır. Birincisi NAD ve FAD gibi koenzimlere transfer için H+ ve elektron sağlamak. İkincisi fotofosforilasyon ile ATP üretimi. Üçüncüsü birçok basamak sonucunda çeşitli enzimlerinde etkisiyle çemberin ortasında oluşan moleküllerin tekrar oksaloasetata çevrilmesidir. Hücrelerin içinde sınırlı oksaloasetat bulunduğundan bu geri dönüşüm yapılmazsa solunum bir süre sonra dururdu. Fakat Allah'ın aldığı bu olağanüstü tedbir sayesinde oksaloasetat her seferinde tekrar elde edilir. İkinci basamakta meydana gelen bu akılalmaz tepkimeler sonucunda sadece iki ATP sentezlenir. Fakat bu basamakta elde edilen birçok koenzim, H* ve elektron, solunumun üçüncü ve son bölümünde kullanılmak üzere elde edilir.

Yuxarıdakı sitat, təkamülçü məntiqin uğradığı məğlubiyyətin nümunələrindən biridir. Bütün bu həqiqətlərə baxmayaraq, təkamülçülər nə qədər qəbul etmək istəməsələr də, bu vəziyyətin ancaq tək bir izahı var: mitoxondrilər, həm bitkilərin quruluşunu həm də insan bədənini ən incə nöqtəsinə qədər bilən bir ağıl Sahibi tərəfindən yaradılmışdır. Digər bir sözlə, mitoxondriləri yaradan güc, "elmi ilə hər şeyi əhatə etmiş" (Ənam surəsi, 80) olan Allahdır.

Eyni həqiqət, digər bir ayədə belə vurğulanılır:

"Diqqətli olun; həqiqətən O, hər şeyi əhatə edəndir" (Fussilət surəsi, 54) 

(Şekil 8.7) A. vinelandii adlı bakteride glikoliz sonucunda oluşan pirüvik aside etkiyen pirüvat dehidroganaz enziminin farklı durumlarını gösteren çizimler