Soru:
Bir deneyde, hücre ortamındaki ATP tükenene kadar sodyum-potasyum pompası çalıştırılıyor. ATP tükendikten sonra, hücre içi ve hücre dışı Na⁺ ve K⁺ konsantrasyonları ile zar potansiyelinde nasıl değişiklikler olması beklenir? Gradyanlar ve enerji ihtiyacı açısından yorumlayınız.
Çözüm:
💡 Durumu "Önce" ve "Sonra" olarak iki evrede inceleyelim.
- ➡️ 1. Adım: ATP Varken (Normal Durum)
Pompa aktif bir şekilde çalışır. Sodyum için dışa doğru, potasyum için içe doğru konsantrasyon gradyanı oluşturur ve korur. Bu, yüksek enerjili (ATP) bir durumdur. Zar potansiyeli dinlenim değerinde (-70 mV civarı) sabit kalır.
- ➡️ 2. Adım: ATP Tükendikten Sonra (Pompa Durdurulunca)
- İyon Gradyanları Bozulur: Pompa durunca, iyonlar kendi konsantrasyon gradyanları yönünde (Na⁺ içeri, K⁺ dışarı) sızıntı kanallarından geçmeye devam eder. Ancak artık bu gradyanlar aktif olarak korunamaz. Zamanla, Na⁺ ve K⁺ konsantrasyonları hücre içi ve dışında eşitlenmeye başlar. Gradyanlar kaybolur.
- Zar Potansiyeli Sıfıra Yaklaşır: Dinlenim potansiyeli, iyon gradyanlarının varlığına bağlıdır. Gradyanlar kayboldukça, zarın iki tarafındaki yük farkı da azalır ve zar potansiyeli sıfıra yaklaşır (depolarizasyon).
- Enerji Açısından Yorum: ATP olmadığı için pompa çalışamaz. Böylece, pompa tarafından sürekli olarak "düzeltilen" iyon sızıntıları düzeltilemez. Sistem, daha düşük enerjili, düzensiz bir duruma (entropi artışı) doğru ilerler. Gradyanların kaybı, depolanmış enerjinin (gradyan enerjisinin) kaybıdır.
✅ Sonuç: ATP tükendikten sonra, Na⁺ ve K⁺ gradyanları kaybolmaya başlar, zar potansiyeli sıfıra yaklaşır ve sistem enerjisiz, dengeli (düzensiz) bir duruma geçer.
