Glikoliz sırasında fosfofrüktokinaz enzimi tarafından katalizlenen reaksiyonda ATP harcanmasının temel nedeni nedir?
A) Reaksiyonun geri dönüşümlü olmasını sağlamak
B) Früktoz-6-fosfatın enerjisini yükseltmek
C) Reaksiyonun ekzergonik olmasını sağlamak
D) Glikozun aktifleşmesini sağlamak
Glikoliz, hücrelerin enerji üretmek için glikozu parçaladığı temel bir metabolik yoldur. Fosfofrüktokinaz (PFK) enzimi, glikolizin en önemli düzenleyici adımlarından birini katalizler.
Bu adımda, früktoz-6-fosfat molekülüne bir ATP molekülünden bir fosfat grubu eklenerek früktoz-1,6-bifosfat oluşturulur. Bu reaksiyon sırasında bir ATP molekülü ADP'ye hidrolize edilir ve enerji açığa çıkar.
Birçok biyokimyasal reaksiyon, kendiliğinden gerçekleşmek için yeterli enerjiye sahip değildir; yani termodinamik olarak elverişsizdirler (endergonik reaksiyonlar). Bu reaksiyonların ilerlemesi için dışarıdan enerji sağlanması gerekir.
Früktoz-6-fosfatın früktoz-1,6-bifosfata dönüşümü, tek başına ele alındığında enerji gerektiren (endergonik) bir reaksiyondur. Bu reaksiyonun ileri yönde ilerlemesini sağlamak için, hücreler ATP hidrolizinden açığa çıkan enerjiyi kullanır.
ATP'nin ADP'ye hidrolizi, önemli miktarda serbest enerji açığa çıkaran (ekzergonik) bir reaksiyondur. PFK enzimi, bu endergonik reaksiyonu ATP hidrolizinin ekzergonik reaksiyonu ile "eşleştirir" (coupling).
Bu eşleşme sayesinde, toplam reaksiyonun net serbest enerji değişimi negatif hale gelir; yani reaksiyon ekzergonik olur. Ekzergonik reaksiyonlar kendiliğinden ve ileri yönde ilerleyebilir. Bu, glikoliz yolunun kesintisiz devam etmesi için hayati öneme sahiptir.
Diğer seçenekleri inceleyelim:
A) Reaksiyonun geri dönüşümlü olmasını sağlamak: ATP harcanan reaksiyonlar genellikle geri dönüşümsüzdür veya çok zor geri döner. Bu, metabolik yolların tek yönlü ilerlemesini ve düzenlenmesini sağlar. Dolayısıyla bu seçenek yanlıştır.
B) Früktoz-6-fosfatın enerjisini yükseltmek: ATP harcanmasıyla früktoz-6-fosfata bir fosfat grubu eklenir ve bu molekülün enerjisi yükseltilir, evet. Ancak bu, reaksiyonun ekzergonik olmasını sağlamanın bir sonucudur veya aracıdır, temel neden değildir. Temel neden, reaksiyonun termodinamik olarak ilerlemesini sağlamaktır.
D) Glikozun aktifleşmesini sağlamak: Glikozun aktifleşmesi, glikolizin ilk adımı olan heksokinaz reaksiyonunda (glikozdan glikoz-6-fosfat oluşumu) gerçekleşir. PFK reaksiyonu, glikozun aktifleşmesinden sonraki bir adımdır. Dolayısıyla bu seçenek yanlıştır.
