Hücresel solunum, bir glikoz molekülünden enerji elde etmenin karmaşık ve çok adımlı bir sürecidir. Bu süreç, glikozun tamamen parçalanarak karbondioksit ve suya dönüştürülmesiyle gerçekleşir ve büyük miktarda $ATP$ (Adenozin Trifosfat) üretimiyle sonuçlanır. Toplam $ATP$ üretimi, hücresel solunumun dört ana aşamasının birleşiminden gelir:
- 1. Glikoliz:
- Bu aşama sitoplazmada gerçekleşir ve bir molekül glikozun iki molekül pirüvata parçalanmasını içerir.
- Net 2 $ATP$ molekülü (substrat düzeyinde fosforilasyon ile) doğrudan üretilir.
- 2 $NADH$ molekülü üretilir.
- 2. Pirüvatın Asetil-CoA'ya Dönüşümü (Oksidatif Dekarboksilasyon):
- Her bir pirüvat molekülü mitokondri matriksine girer ve bir asetil-CoA molekülüne dönüştürülür.
- Glikozdan 2 pirüvat oluştuğu için, bu aşamada toplam 2 $NADH$ molekülü üretilir.
- 3. Krebs Döngüsü (Sitrik Asit Döngüsü):
- Mitokondri matriksinde gerçekleşen bu döngü, her bir asetil-CoA molekülü için bir tur atar. Bir glikoz molekülü iki asetil-CoA ürettiği için döngü iki kez döner.
- Her bir asetil-CoA için: 1 $ATP$ (veya $GTP$), 3 $NADH$ ve 1 $FADH_2$ üretilir.
- Dolayısıyla, bir glikoz molekülü için (iki turda): 2 $ATP$ (substrat düzeyinde fosforilasyon ile), 6 $NADH$ ve 2 $FADH_2$ üretilir.
- 4. Elektron Taşıma Sistemi ve Oksidatif Fosforilasyon:
- Bu aşama, mitokondrinin iç zarında gerçekleşir ve hücresel solunumun en fazla $ATP$ üreten kısmıdır.
- Önceki aşamalarda üretilen tüm $NADH$ ve $FADH_2$ molekülleri, elektronlarını elektron taşıma sistemine aktarır. Bu elektron akışı, proton gradyanı oluşturarak $ATP$ sentaz enzimi aracılığıyla büyük miktarda $ATP$ üretilmesini sağlar.
- Genel olarak kabul edilen dönüşüm oranları (yaklaşık değerler):
- 1 $NADH$ $\approx$ 2.5 - 3 $ATP$
- 1 $FADH_2$ $\approx$ 1.5 - 2 $ATP$
- Toplam $NADH$ sayısı: 2 (Glikoliz) + 2 (Pirüvat Oksidasyonu) + 6 (Krebs) = 10 $NADH$.
- Toplam $FADH_2$ sayısı: 2 (Krebs Döngüsü).
- Şimdi toplam $ATP$ miktarını hesaplayalım:
- Glikolizden doğrudan gelen $ATP$: 2 $ATP$
- Krebs Döngüsünden doğrudan gelen $ATP$: 2 $ATP$
- 10 $NADH$'den gelen $ATP$: Glikolizden gelen $NADH$'lerin mitokondriye taşınma maliyeti nedeniyle (hücre tipine ve kullanılan mekik sistemine göre değişir), 1 $NADH$ genellikle 2.5 veya 3 $ATP$ üretir. Eğer glikoliz $NADH$'leri için 2 $ATP$ (gliserol fosfat mekiği) ve diğer $NADH$'ler için 3 $ATP$ kabul edilirse, 2 $NADH \times 2 ATP/NADH = 4 ATP$ ve 8 $NADH \times 3 ATP/NADH = 24 ATP$. Toplam $NADH$'den $ATP = 4 + 24 = 28 ATP$.
- 2 $FADH_2$'den gelen $ATP$: 2 $FADH_2 \times 2 ATP/FADH_2 = 4 ATP$.
- Bu durumda toplam $ATP = 2 + 2 + 28 + 4 = 36 ATP$.
- Eğer tüm 10 $NADH$ için 3 $ATP$ (malat-aspartat mekiği veya basitleştirilmiş model) kabul edilirse, 10 $NADH \times 3 ATP/NADH = 30 ATP$.
- Bu durumda toplam $ATP = 2 + 2 + 30 + 4 = 38 ATP$.
Bu nedenle, bir molekül glikozun hücresel solunumda tamamen parçalanması sonucu üretilen toplam $ATP$ miktarı, kullanılan mekik sistemlerine ve verimlilik oranlarına bağlı olarak genellikle 36 ila 38 $ATP$ arasında değişir.
Cevap D seçeneğidir.
