Oksijenli solunumda net kaç ATP üretilir Test 2

Ökaryot bir hücrede oksijenli solunum sırasında, sitozolde üretilen NADH'lerin mitokondriye taşınması sırasında enerji kaybı olabilmektedir. Bu kayıplar dikkate alındığında, bir glikoz molekülünün tamamen parçalanmasıyla elde edilen net ATP miktarı genellikle hangi değere daha yakındır?

A) 36 ATP
B) 38 ATP
C) 30 ATP
D) 32 ATP

Merhaba sevgili öğrenciler!

Oksijenli solunum, hücrelerimizin enerji üretmek için glikozu parçaladığı karmaşık ama harika bir süreçtir. Bu süreçte ne kadar net ATP elde edildiği, bazı faktörlere bağlı olarak değişebilir. Sorumuz, özellikle sitozolde üretilen NADH'lerin mitokondriye taşınması sırasındaki enerji kaybını dikkate almamızı istiyor. Şimdi bu süreci adım adım inceleyelim ve net ATP miktarını hesaplayalım.

• 1. Oksijenli Solunumun Temel Aşamaları:

  Oksijenli solunum dört ana aşamada gerçekleşir:

  • Glikoliz (Sitozolde)
  • Pirüvat Oksidasyonu (Mitokondri Matriksinde)
  • Krebs Döngüsü (Mitokondri Matriksinde)
  • Elektron Taşıma Sistemi (ETS) ve Kemiosmoz (Mitokondri İç Zarı üzerinde)

  ATP üretimi hem doğrudan (substrat düzeyinde fosforilasyon) hem de dolaylı olarak (NADH ve FADH$_2$ moleküllerinin ETS'ye elektron taşımasıyla) gerçekleşir.

• 2. Glikoliz Aşaması (Sitozolde):

  Bir glikoz molekülü, sitozolde glikoliz ile parçalanır ve şu ürünler elde edilir:

  • Net 2 ATP (doğrudan substrat düzeyinde fosforilasyon ile)
  • 2 NADH

  Buradaki 2 NADH, mitokondriye girmek zorundadır çünkü ETS mitokondride yer alır. Ancak NADH, mitokondri iç zarından doğrudan geçemez. Bu nedenle "mekik sistemleri" kullanılır.

  NADH Mekik Sistemleri ve Enerji Kaybı:

  • Malat-Aspartat Mekiği: Kalp, karaciğer gibi organlarda bulunur. Bu mekik, sitozolden gelen NADH'yi mitokondriye NADH olarak taşır. Bu durumda her bir sitozolik NADH, ETS'de yaklaşık 3 ATP üretir.
  • Gliserol-3-Fosfat Mekiği: Kas ve beyin gibi organlarda bulunur. Bu mekik, sitozolden gelen NADH'nin elektronlarını mitokondri içinde FADH$_2$'ye aktarır. FADH$_2$ ise ETS'de daha az ATP (yaklaşık 2 ATP) üretir. Soru, "enerji kaybı olabilmektedir" ifadesini kullandığı için, bu mekik sisteminin kullanıldığı durumu dikkate almalıyız. Yani, sitozolik NADH başına 2 ATP hesaplayacağız.

  Glikolizden toplam ATP: $2 (\text{doğrudan}) + 2 (\text{NADH}) \times 2 (\text{ATP/NADH}) = 2 + 4 = \mathbf{6 \text{ ATP}}$

• 3. Pirüvat Oksidasyonu Aşaması (Mitokondri Matriksinde):

  Glikolizden oluşan 2 pirüvat molekülü, mitokondri matriksine girer ve asetil-CoA'ya dönüşürken:

  • 2 NADH üretilir (her pirüvat için 1 NADH).

  Bu NADH'ler zaten mitokondri içindedir ve herhangi bir mekik sistemine ihtiyaç duymazlar. Geleneksel hesaplamaya göre her bir mitokondriyal NADH, ETS'de yaklaşık 3 ATP üretir.

  Pirüvat oksidasyonundan toplam ATP: $2 (\text{NADH}) \times 3 (\text{ATP/NADH}) = \mathbf{6 \text{ ATP}}$

• 4. Krebs Döngüsü Aşaması (Mitokondri Matriksinde):

  2 asetil-CoA molekülü Krebs döngüsüne girer ve şu ürünleri verir:

  • Net 2 ATP (veya GTP, doğrudan substrat düzeyinde fosforilasyon ile)
  • 6 NADH
  • 2 FADH$_2$

  Bu NADH ve FADH$_2$ molekülleri de mitokondri içindedir. Geleneksel hesaplamaya göre:

  • Her bir NADH: 3 ATP
  • Her bir FADH$_2$: 2 ATP

  Krebs döngüsünden toplam ATP:

  • Doğrudan ATP: 2 ATP
  • NADH'lerden: $6 (\text{NADH}) \times 3 (\text{ATP/NADH}) = 18 \text{ ATP}$
  • FADH$_2$'lerden: $2 (\text{FADH}_2) \times 2 (\text{ATP/FADH}_2) = 4 \text{ ATP}$

  Toplam: $2 + 18 + 4 = \mathbf{24 \text{ ATP}}$

• 5. Toplam Net ATP Hesabı:

  Şimdi tüm aşamalardan elde edilen ATP'leri toplayalım:

  • Glikolizden: 6 ATP
  • Pirüvat Oksidasyonundan: 6 ATP
  • Krebs Döngüsünden: 24 ATP

  Genel Toplam: $6 + 6 + 24 = \mathbf{36 \text{ ATP}}$

Bu hesaplama, sitozolde üretilen NADH'lerin mitokondriye taşınması sırasında "enerji kaybı" yaşandığı (yani Gliserol-3-Fosfat mekiği kullanıldığı ve her bir sitozolik NADH'nin 2 ATP ürettiği) varsayımına dayanmaktadır. Bu durum, bir glikoz molekülünden elde edilen net ATP miktarını 38 ATP'den 36 ATP'ye düşürür.

Cevap A seçeneğidir.