Elektron taşıma sistemi sırasında mitokondrinin iç zarından matriks dışına pompalanan protonların ($H^+$) sayısı ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) 1 NADH molekülünden 6 proton, 1 FADH₂ molekülünden 4 proton pompalanır
B) 1 NADH molekülünden 10 proton, 1 FADH₂ molekülünden 6 proton pompalanır
C) 1 NADH molekülünden 8 proton, 1 FADH₂ molekülünden 6 proton pompalanır
D) 1 NADH molekülünden 4 proton, 1 FADH₂ molekülünden 2 proton pompalanır
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bugün, hücrelerimizin enerji santrali olan mitokondride gerçekleşen çok önemli bir süreci, Elektron Taşıma Sistemi'ni (ETS) ve bu sistem sırasında pompalanan protonları ($H^+$) inceleyeceğiz. Bu sistem, hücresel solunumun son aşamasıdır ve ATP üretimi için gerekli olan proton gradyanını oluşturur.
- 1. Elektron Taşıma Sistemi'nin Amacı ve Yeri:
Elektron Taşıma Sistemi (ETS), mitokondrinin iç zarında yer alan bir dizi protein kompleksinden oluşur. Bu sistemin temel amacı, glikoliz ve Krebs döngüsünden gelen yüksek enerjili elektron taşıyıcıları olan $NADH$ ve $FADH_2$ moleküllerindeki elektronların enerjisini kullanarak protonları ($H^+$) mitokondri matriksinden zarlar arası boşluğa pompalamaktır. Bu pompalama, bir proton gradyanı (derişim farkı) oluşturur ve bu gradyanın enerjisi daha sonra ATP sentezinde kullanılır.
- 2. Proton Pompalanma Yönü:
Soru metninde "matriks dışına" ifadesi geçse de, bu pompalama spesifik olarak mitokondrinin iç zarından matriks tarafındaki protonların, zarlar arası boşluğa (intermembran boşluk) doğru yapıldığı anlamına gelir. Bu, zarlar arası boşlukta yüksek bir $H^+$ derişimi, matriks içinde ise düşük bir $H^+$ derişimi oluşturur.
- 3. $NADH$ Molekülünden Pompalanan Protonlar:
- Bir $NADH$ molekülü, elektronlarını ETS'nin ilk kompleksi olan Kompleks I'e (NADH dehidrogenaz) aktarır.
- Kompleks I, bu elektronların enerjisini kullanarak 4 adet $H^+$ iyonunu matriks'ten zarlar arası boşluğa pompalar.
- Elektronlar daha sonra Ubikinon (CoQ) aracılığıyla Kompleks III'e (sitokrom bc1 kompleksi) geçer.
- Kompleks III, elektronların enerjisiyle 4 adet $H^+$ iyonunu daha pompalar.
- Elektronlar Sitokrom c aracılığıyla Kompleks IV'e (sitokrom oksidaz) geçer.
- Kompleks IV, elektronların enerjisiyle 2 adet $H^+$ iyonunu pompalar ve son elektron alıcısı olan oksijene aktarır.
- Böylece, 1 $NADH$ molekülünden toplamda $4 + 4 + 2 = 10$ adet $H^+$ iyonu pompalanır.
- 4. $FADH_2$ Molekülünden Pompalanan Protonlar:
- Bir $FADH_2$ molekülü, elektronlarını ETS'nin ikinci kompleksi olan Kompleks II'ye (süksinat dehidrogenaz) aktarır.
- Kompleks II, bir proton pompası değildir ve bu aşamada hiçbir $H^+$ iyonu pompalamaz.
- Elektronlar daha sonra Ubikinon (CoQ) aracılığıyla Kompleks III'e geçer.
- Kompleks III, elektronların enerjisiyle 4 adet $H^+$ iyonunu pompalar.
- Elektronlar Sitokrom c aracılığıyla Kompleks IV'e geçer.
- Kompleks IV, elektronların enerjisiyle 2 adet $H^+$ iyonunu pompalar.
- Böylece, 1 $FADH_2$ molekülünden toplamda $0 + 4 + 2 = 6$ adet $H^+$ iyonu pompalanır.
- 5. Sonuç:
Yukarıdaki açıklamalara göre, 1 $NADH$ molekülünden 10 proton ve 1 $FADH_2$ molekülünden 6 proton pompalanmaktadır. Bu durum, B seçeneğindeki ifade ile birebir örtüşmektedir.
Cevap B seçeneğidir.
