Krebs döngüsünde ATP sentezi

Question

Krebs döngüsünde ATP'nin doğrudan sentezlendiği kısmı tam olarak anlayamadım. Döngüde bir tane substrat düzeyinde fosforilasyonla ATP üretildiğini biliyorum ama NADH ve FADH2'nin rolü kafamı karıştırıyor. Bu ATP'ler oksidatif fosforilasyondan farklı mı oluyor?

Answer 1

Krebs Döngüsünde ATP Sentezi

Krebs döngüsü (diğer adlarıyla Sitrik Asit Döngüsü veya Trikarboksilik Asit Döngüsü), hücresel solunumun, glikolizden sonra gelen önemli bir aşamasıdır. Bu döngü, mitokondrinin matriksinde gerçekleşir ve enerji üretiminin yanı sıra, biyosentetik reaksiyonlar için gerekli ara maddelerin de üretilmesini sağlar.

ATP Doğrudan ve Dolaylı Yollardan Nasıl Sentezlenir?

Krebs döngüsündeki ATP sentezini iki şekilde inceleyebiliriz:

• 1. Substrat Düzeyinde Fosforilasyon (Doğrudan ATP Sentezi):

  Krebs döngüsünde, sadece bir basamakta doğrudan ATP (veya eşdeğeri GTP) üretilir. Bu reaksiyon, süksinil-KoA'nın süksinata dönüştüğü basamaktır.

  Reaksiyon şu şekildedir:

  Süksinil-KoA + GDP + P_i → Süksinat + KoA + GTP

  Burada enzim (Süksinil-KoA sentetaz) yardımıyla, süksinil-KoA'daki yüksek enerjili bağın enerjisi kullanılarak GDP'ye bir fosfat grubu eklenir ve GTP (Guanozin Trifosfat) oluşur. Oluşan bu GTP, daha sonra ADP'ye fosfat grubunu aktararak ATP'yi oluşturur:

  GTP + ADP → GDP + ATP

  Bu nedenle, bir tur Krebs döngüsü 1 ATP (GTP üzerinden) üretimiyle sonuçlanır.

• 2. İndirgenmiş Yük Taşıyıcıları Üzerinden Dolaylı ATP Sentezi:

  Krebs döngüsünün asıl önemi, doğrudan ATP üretiminden çok, indirgenmiş yük taşıyıcıları olan NADH ve FADH₂'yi üretmesidir. Bu moleküller, daha sonra Elektron Taşıma Zinciri'ne (ETZ) katılırlar.

  Bir tur Krebs döngüsünde şu indirgenmiş taşıyıcılar üretilir:

  • 3 NADH
  • 1 FADH₂

  Bu NADH ve FADH₂ molekülleri, Elektron Taşıma Zinciri'ne elektronlarını verirler. Elektronların bu zincirdeki taşınması sırasında açığa çıkan enerji, protonların (H⁺) mitokondri zarından dışarı pompalanmasını sağlar. Oluşan proton gradyanı, ATP Sentaz enzimi aracılığıyla çok daha fazla miktarda ATP üretilmesi için kullanılır.

  Genel kabul görmüş hesaplamalara göre:

  • 1 NADH → Elektron Taşıma Zinciri'nde ~2.5 ATP üretir.
  • 1 FADH₂ → Elektron Taşıma Zinciri'nde ~1.5 ATP üretir.

Toplam Enerji Üretiminin Hesaplanması

Bir glikoz molekülünden gelen iki pirüvat, Krebs döngüsüne iki kez girer. Bu nedenle, bir glikoz molekülü için Krebs döngüsünün toplam katkısı şöyledir:

• Doğrudan ATP: 2 tur x 1 ATP/tur = 2 ATP
• NADH: 2 tur x 3 NADH/tur = 6 NADH (→ ~6 x 2.5 = 15 ATP)
• FADH₂: 2 tur x 1 FADH₂/tur = 2 FADH₂ (→ ~2 x 1.5 = 3 ATP)

Bu durumda, bir glikoz molekülünün Krebs döngüsü aşamasından gelen toplam ATP yaklaşık 2 (doğrudan) + 15 + 3 = 20 ATP civarındadır. Bu, hücresel solunumla üretilen toplam ~32 ATP'nin büyük bir kısmını oluşturur.

Özetle: Krebs döngüsü, doğrudan sadece 1 ATP üretirken, esas olarak Elektron Taşıma Zinciri'nde kullanılan NADH ve FADH₂ üretimiyle hücreye büyük miktarda ATP kazandıran verimli bir metabolik yolaktır.