Oksijenli solunum, bir molekül glikozun tamamen $CO_2$ ve $H_2O$'ya yıkılarak enerji (ATP) üretildiği karmaşık bir süreçtir. Bu süreç, hücrenin farklı bölgelerinde gerçekleşen üç ana evreden oluşur:
-
1. Glikoliz (Sitoplazmada Gerçekleşir):
- Bir molekül glikoz, iki molekül pirüvata yıkılır.
- Bu evrede doğrudan 4 ATP üretilir ancak 2 ATP harcandığı için net 2 ATP kazanç sağlanır (substrat düzeyinde fosforilasyon).
- Ayrıca, 2 molekül $NADH$ (indirgenmiş nikotinamid adenin dinükleotit) oluşur. Bu $NADH$ molekülleri, daha sonra Elektron Taşıma Sistemi'nde (ETS) ATP üretimi için kullanılacaktır.
-
2. Pirüvatın Asetil-CoA'ya Dönüşümü ve Krebs Döngüsü (Mitokondri Matriksinde Gerçekleşir):
- Glikoliz sonucu oluşan iki pirüvat molekülü, mitokondriye girer ve her biri birer $CO_2$ kaybederek asetil-CoA'ya dönüşür. Bu sırada 2 molekül $NADH$ daha oluşur.
- İki asetil-CoA molekülü, Krebs döngüsüne girer. Bu döngüde her bir asetil-CoA için 2 $CO_2$, 3 $NADH$, 1 $FADH_2$ (indirgenmiş flavin adenin dinükleotit) ve 1 ATP (veya GTP) üretilir.
- İki asetil-CoA için toplamda 4 $CO_2$, 6 $NADH$, 2 $FADH_2$ ve 2 ATP (substrat düzeyinde fosforilasyon) üretilir.
-
3. Elektron Taşıma Sistemi (ETS) ve Oksidatif Fosforilasyon (Mitokondri İç Zarında Gerçekleşir):
- Glikoliz, pirüvatın asetil-CoA'ya dönüşümü ve Krebs döngüsünde üretilen tüm $NADH$ ve $FADH_2$ molekülleri, yüksek enerjili elektronlarını ETS'ye aktarır.
- Elektronlar ETS boyunca ilerlerken açığa çıkan enerji, protonların (H+) mitokondri iç ve dış zarları arasına pompalanmasını sağlar. Bu durum, bir proton gradyanı oluşturur.
- Protonlar, ATP sentaz enzimi aracılığıyla matrikse geri dönerken ATP sentezlenir (kemiosmozis). Bu olaya oksidatif fosforilasyon denir.
- Genel kabul gören değerlere göre:
- Her bir $NADH$ molekülü yaklaşık 2.5-3 ATP üretir.
- Her bir $FADH_2$ molekülü yaklaşık 1.5-2 ATP üretir.
- Toplam $NADH$ sayısı: 2 (glikoliz) + 2 (pirüvatın asetil-CoA'ya dönüşümü) + 6 (Krebs döngüsü) = 10 $NADH$.
- Toplam $FADH_2$ sayısı: 2 (Krebs döngüsü).
- ATP Hesabı (yaklaşık değerler):
- 10 $NADH \times 2.5-3$ ATP/NADH = 25-30 ATP
- 2 $FADH_2 \times 1.5-2$ ATP/FADH2 = 3-4 ATP
- ETS'den toplam: 28-34 ATP
- Önemli Not: Glikolizde oluşan 2 $NADH$ molekülü sitoplazmada üretilir. Bunların mitokondriye taşınması için farklı mekik sistemleri (malat-aspartat mekiği veya gliserol fosfat mekiği) kullanılır.
- Eğer malat-aspartat mekiği kullanılırsa, bu $NADH$'lar mitokondri içinde de $NADH$ olarak kalır ve her biri 2.5-3 ATP üretir.
- Eğer gliserol fosfat mekiği kullanılırsa, bu $NADH$'ların elektronları mitokondri içinde $FADH_2$'ye aktarılır ve dolayısıyla her biri 1.5-2 ATP üretir. Bu durum, toplam ATP kazancını 2 ATP azaltır.
Toplam Net ATP Kazancı:
- Substrat Düzeyinde Fosforilasyon (Doğrudan ATP):
- Glikolizden net: 2 ATP
- Krebs döngüsünden: 2 ATP
- Toplam doğrudan ATP: $2 + 2 = 4$ ATP
- Oksidatif Fosforilasyondan (ETS aracılığıyla):
- Yukarıdaki mekik sistemleri ve ATP/NADH, ATP/FADH2 oranlarındaki küçük farklılıklar nedeniyle bu değer 28 ile 34 ATP arasında değişebilir.
- Eski ve yaygın kabul gören değerler (1 $NADH$ = 3 ATP, 1 $FADH_2$ = 2 ATP) kullanıldığında:
- 10 $NADH \times 3$ ATP/NADH = 30 ATP
- 2 $FADH_2 \times 2$ ATP/FADH2 = 4 ATP
- ETS'den toplam: $30 + 4 = 34$ ATP
- Glikolizdeki $NADH$'ların gliserol fosfat mekiği ile taşınması durumunda 2 ATP daha az üretilir (2 $NADH$ yerine 2 $FADH_2$ gibi davranır), bu da 32 ATP yapar.
- Genel Toplam:
- En yüksek verimle (malat-aspartat mekiği ve 3 ATP/NADH, 2 ATP/FADH2): $4 (\text{doğrudan}) + 34 (\text{ETS}) = 38$ ATP
- Daha düşük verimle (gliserol fosfat mekiği ve 3 ATP/NADH, 2 ATP/FADH2): $4 (\text{doğrudan}) + 32 (\text{ETS}) = 36$ ATP
Bu nedenle, bir molekül glikozun tamamen yıkımı sonucu net 36-38 ATP kazanç elde edilir.
Cevap B seçeneğidir.
