Hücredeki Enerji Üretimi
Enerji her alanda insan için vazgeçilmez bir ihtiyaçtır. Teknoloji, sanayi, ulaşım, haberleşme gibi birçok hayati konuda kilit konumdadır. Bu kadar vazgeçilmez bir ihtiyaç olan enerjinin bedeli de elbette yüksektir. Dev barajlar, rafineriler, hatta nükleer santraller bu amaçla inşa edilir. Ülke bütçelerinin büyük bir kısmı enerjiye ayrılır. Yalnızca gündelik hayatta kullandığımız bir otomobilin yakıt ihtiyacı için bile yüklü miktarlarda para harcarız.
Peki enerji temini bu kadar masraflı iken, sizi taşıyan, düşünmenizden konuşmanıza, yürümenize kadar bir çok işinizi gören vücudunuz, hangi enerjiyi hangi kaynaktan sağlayıp, nasıl üretip, ne şekilde kullanmaktadır?
Hücre ve Enerji
Hücre vücudun ihtiyacı olan enerjiyi üretmek için "mitokondri" denilen yüzlerce küçük enerji santralinden yararlanır. Bu santrallerde, besinlerden elde edilen kimyasal enerjiler, hücrenin kullanabileceği enerji paketlerine dönüştürülür. Bu paketlere ATP adı verilir. Hücre içinde hayatı sağlayan bütün olaylar, mitokondrilerde üretilen bu kullanıma hazır enerji paketleri sayesinde gerçekleşir.
Hücrenin Enerji SantraliPeki bu enerjinin bedeli nedir?
Bir karşılaştırma için, otomobilinizde yakıt olarak kullandığınız benzini ele alalım. Bu benzin önce yerin derinliklerinden ham petrol olarak çıkartılır. Sonra gemilerle petrol rafinerilerine taşınır. Bu rafinerilerde, birçok karmaşık kimyasal işlemden sonra benzin haline getirilir. Aracınızın motoru da, burada kullanılan benzin de birbirlerine uyumlu bir şekilde üretilmiştir. Aracınız başka herhangi bir yakıtla çalışamaz. Aynı şekilde trenleri çalıştıran elektrik de büyük zahmetler ve masraflar sonucunda barajlarda üretilir. Bu iş için dev hidroelektrik santralleri kurulmuştur. Her iki örnekte de önemli bir bilgi birikimi ve ileri bir teknoloji kullanılmaktadır.
 |
| 1. Iç Çeper |
| Hücrenin enerji santrali mitokondrinin mikrografiği ve kesiti |
Hücrenin Enerji Santrali
Hücrede bu üstte saydıklarımızdan çok daha mükemmel bir sistem vardır. Kullanılacak enerjinin ilk kaynağı güneştir. Bitkiler güneş ışınlarını kullanarak besin yaparlar. Daha doğrusu, güneş ışığının enerjisini, ürettikleri besinlerin içine depolarlar. Vücut da bu bitkilerden ve bunlarla beslenen hayvanlardan aldığı besinleri çok küçük parçalara ayırır. Enerjinin hammaddesi olan bu küçük parçacıklar hücre tarafından yakalanır ve hücrenin "enerji santrali" olan mitokondriye getirilir. Mitokondri bu hammaddeleri en küçük moleküllerine kadar parçalayarak içlerinde saklı bulunan enerjiyi ortaya çıkarır. Dahası, bu enerjiyi hücrenin kullanabileceği bir yakıt cinsi olan ATP'ye çevirir. Hücredeki bütün olaylar da bu yakıtın sağladığı enerjiyle yürütülür. Buraya kadar saydıklarımız, bütün olup bitenlerin çok kısa bir özetidir. Mitokondri denilen bu santrallerdeki enerji üretimi esnasında son derece karmaşık kimyasal olaylar meydana gelir. Bu kimyasal mucizeler, milimetrenin 100'de biri kadar olan hücrenin içinde, yani hayal gücünün alamayacağı küçüklükte bir yerde meydana gelmektedir.
 | 1. STOPLAZMA | 7. KREBS ÇEMBERİ |
ENERJİ ÜRETİM SİSTEMİHücredeki 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 mev- cut olan bütün enzimlerin birarada olması gerekir. Tek bir enzimin eksikliği sistemi tama- men çökertecek, hayat kaynağı olan oksijen hücreyi yakarak ölümüne neden olacaktır. | ||
Hücrede enerjinin üretilmesinde başrolü oksijen oynar. Enerji üretiminin hemen her basamağında birçok farklı enzim, devreye girer. Bir basamakta görevini tamamlayan enzimler, bir sonraki basamakta yerini başkalarına devrederler. Böylece, onlarca ara işlem, bu işlemlerde devreye giren yüzlerce farklı enzim ve sayısız kimyasal reaksiyonlar sayesinde, besinlerde depolanan enerji hücrenin işine yarayacak hale getirilir.
 | |
| 1. Glükoz | 8. 1,3-Bifosfogliserik asit |
KARMAŞIK ENERJİ SANTRALİ:Glikolizin ilk basamağı enerji temini ile başlar. Enerji olmadan tepkime başlayamaz. Enzimler ATP'- den transfer ettikleri iki fos- fat grubu sayesinde gluko- zun değişimini başlatırlar. Bu ilk aşamada iki molekül PGAL üretilir. PGAL'ın üretilmesi enerji teminin başlangı- cının 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 or- tama geri verir, böylece tekrar NADH+ haline gelir. Daha sonra her substrat grubu ADP'ye bir fosfat vererek iki ATP oluşumunu sağlarlar. Aynı işlemler dört ATP için ger- çekleşir. Üretilen dört ATP'ye karşılık glikolizin ilk basamağında harcanan iki ATP sa- yesinde iki ATP elde edilmiş olur. | |
Bu haliyle, hücrenin içindeki "enerji santrali"nin, bir petrol rafinerisinden ya da bir hidroelektrik santralinden daha kompleks olduğunu söyleyebiliriz.
Bu durum, hücrenin diğer işlevleri gibi karşımıza son derece olağanüstü bir tablo çıkarmaktadır. Çünkü bir petrol rafinerisi, petrolün ne olduğunu bilen, ham petrolü laboratuvar şartlarında analiz etmiş ve bu teknik bilgiler ışığında hareket eden mühendisler tarafından inşa edilir. Petrolün ne olduğunu bilmeyen insanların bir petrol rafinerisi inşa edebileceklerini düşünmek ise elbette gülünçtür. Böyle bir şey mümkün değildir.
Ancak bu imkansızlık, hücrenin içindeki enerji santrali, yani mitokondri, tarafından aşılmıştır. Çünkü hücre anne karnında doğar, büyür, sonra da insan bedeninin içinde yaşamını sürdürür. Yaşamında bir kez bile dış dünya ile muhatap olmaz, tek bir bitki bile görmez. Buna karşın, bitkinin içindeki enerjiyi nasıl açığa çıkaracağını bilir ve bu karmaşık işi kusursuz bir biçimde yürütür.
Böyle bir sistemi hücre nereden öğrenmiştir?
İşin doğrusu, hiçbir hücre biyolojik bir işlevi, sözcüğün gerçek anlamında "öğrenme" fırsatına sahip değildir. Çünkü hücrenin doğumu sırasında, böyle bir işlevi yerine getirecek özelliklere sahip olmayıp, sonraki yaşam süreci içerisinde bunun üstesinden gelebilecek beceriyi elde etmek gibi bir şansı yoktur. Bu tip olaylarda önkoşul bedende ilgili sistemin daha yaşamın başlangıcında tamamlanmış olarak hazır bulunmasıdır. Aksi halde enerji üretiminde başrol oynayan "oksijen" hücreyi o anda tahrip eder. Şu halde hücrenin, doğduğu anda, aynı zamanda oksijene karşı kusursuz bir sistemle de donatılmış olması lazımdır. Ancak bu sayede kendisini yok edebilecek olan bu gazı alıp, onun sayesinde hayatının devamı için en önemli gereksinimini, yani enerjiyi üretecektir.
Bu durumun ancak tek bir açıklaması olabilir: mitokondri, hem bitkilerin yapısını hem de insan bedenini en ince ayrıntısına kadar bilen bir akıl tarafından yaratılmıştır. Bir başka deyişle, mitokondriyi yaratan güç, "ilim bakımından her şeyi kuşatmış" (Enam Suresi, 80) olan Allah'tır. Bir diğer ayette de aynı gerçek şöyle vurgulanır:
"Dikkatli olun; gerçekten O, her şeyi sarıp-kuşatandır" (Fussilet Suresi, 54)
Mitokondrinin amacı, enerjiyi oksijen kullanarak üretmektir. Bunu da, üstte bahsettiğimiz gibi, birbiri ardına çalışan bir enzimler sistemi olmadan başarması mümkün değildir. Bu enzimler bir canlıda ya tümüyle vardır ya da yoktur. Bir sonraki nesile ancak kalıtım yoluyla, yani DNA'da depolanmış bilgi yoluyla aktarılabilirler. Hiçbir canlı kendiliğinden, böyle yapısal bir düzenlemeyi öğrenemez. Bu sistem o kadar gelişmiş ve ayrıntılıdır ki, insan zekası bile bugün bütün imkanlarını kullanarak böyle bir sistemi kuramaz.
