Bir hücrede oksijenli solunumun gerçekleştiği bir ortamda, aniden ortamdaki oksijen miktarı sıfıra düşürülmüştür. Diğer tüm koşullar (glikoz miktarı, sıcaklık vb.) sabit tutulmuştur.
Bu durumun, hücredeki oksijenli solunumun son aşaması olan elektron taşıma sistemi (ETS) üzerindeki doğrudan ve en belirgin etkisi aşağıdakilerden hangisi olur?
A) Glikozun pirüvata dönüşümü (glikoliz) hızlanır.
B) Krebs döngüsü, oksijen yokluğunda daha fazla ATP üretmeye başlar.
C) ETS'deki elektron akışı durur ve proton gradienti oluşamadığı için ATP sentezi büyük ölçüde aksar.
D) Hücre, enerji ihtiyacını karşılamak için hemen fotosenteze başlar.
Merhaba öğrenciler, bu soruyu adım adım ve mantığını anlayarak çözelim:
Öncelikle soruyu anlamak:
- Soru bize oksijenli solunum yapan bir hücreden bahsediyor.
- Aniden ortamdaki oksijenin bittiği söyleniyor.
- Bunun ETS üzerindeki etkisini bulmamız isteniyor.
Oksijenli solunumu hatırlayalım:
- Oksijenli solunum 3 ana aşamadan oluşur: Glikoliz, Krebs döngüsü ve Elektron Taşıma Sistemi (ETS).
- Glikoliz: Glikozun pirüvata dönüşümüdür ve sitoplazmada gerçekleşir. Oksijene doğrudan ihtiyaç duymaz.
- Krebs Döngüsü: Mitokondri matriksinde gerçekleşir ve pirüvatın parçalanmasıyla enerji üretilir. Oksijene dolaylı olarak ihtiyaç duyar.
- Elektron Taşıma Sistemi (ETS): Mitokondri iç zarında (krista) gerçekleşir. NADH ve FADH2 moleküllerinden gelen elektronlar, bir dizi protein kompleksi üzerinden aktarılır. Bu elektron akışı, protonların (H+) mitokondri iç zarından dışarı pompalanmasına neden olur. Bu durum, zarlar arası bölgede bir proton gradienti (elektrokimyasal gradyan) oluşturur. Protonlar daha sonra ATP sentaz enzimi aracılığıyla geri dönerken, ATP sentezlenir. Oksijen, ETS'nin son elektron alıcısıdır. Yani, elektronları alarak su (H2O) oluşturur.
Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
- A) Glikozun pirüvata dönüşümü (glikoliz) hızlanır. Glikoliz, oksijensiz ortamda da gerçekleşebilir (anaerobik solunum). Ancak soruda ETS üzerindeki doğrudan etki soruluyor. Glikoliz, ETS'den önce gerçekleştiği için bu doğrudan bir etki değildir.
- B) Krebs döngüsü, oksijen yokluğunda daha fazla ATP üretmeye başlar. Krebs döngüsü oksijen yokluğunda çalışamaz. Çünkü ETS durduğunda, Krebs döngüsünde üretilen NADH ve FADH2 molekülleri elektronlarını ETS'ye aktaramazlar. Bu da döngünün durmasına neden olur.
- C) ETS'deki elektron akışı durur ve proton gradienti oluşamadığı için ATP sentezi büyük ölçüde aksar. Evet, tam olarak bu! Oksijen, ETS'nin son elektron alıcısı olduğu için oksijen olmadığında elektron akışı durur. Elektron akışı durunca protonlar zarlar arası boşluğa pompalanmaz ve proton gradienti oluşmaz. Bu da ATP sentazın çalışmasını engeller ve ATP üretimi büyük ölçüde azalır.
- D) Hücre, enerji ihtiyacını karşılamak için hemen fotosenteze başlar. Hayvan hücreleri fotosentez yapamaz. Bitki hücrelerinde de böyle bir anda fotosenteze başlama durumu söz konusu değildir.
Sonuç:
Oksijenin aniden yokluğu, ETS'yi doğrudan etkiler. Çünkü oksijen, ETS'nin çalışması için gereklidir. Oksijen olmadığında elektron akışı durur, proton gradienti bozulur ve ATP üretimi aksar.
Cevap C seçeneğidir.
