Aşağıda verilen görsel ve metinden yararlanarak soruları cevaplayınız.
Hücrelerde gerçekleşen enerji üretim mekanizması solunum reaksiyonlarıdır. En fazla enerji oksijenli solunum reaksiyonları ile elde edilir. Oksijenli solunum ökaryot hücrelerde mitokondride, prokaryot hücrelerde ve mezozomlarda gerçekleşir. Yukarıdaki görselde de görüldüğü gibi oksijenli solunum reaksiyonları hücrenin sitoplazmasında glikoliz reaksiyonları ile başlar. Glikoz, glikoliz ile pirüvik aside dönüştükten sonra mitokondri matriksine geçerek (pirüvik asidin oksidasyonu) asetil CoA’ya dönüştürülür ve sitrik asit döngüsü başlar. Bir madde elektron kaybedince yükseltgenir, okside olur. Kaybedilen e~’lar başka bir maddeye aktarılır. Böylece bu madde de indirgenir, redükte olur. Elektronların aktarılmasını sağlayan bu sistem mitokondri iç zarı üzerinde bulunan ETS (Elektron Taşıma Sistemindir. Elektronlar ETS’ye oksijenli solunumun evrelerinde oluşan NADH ve FADH2 ile taşınır. Elektronlar ETS’den geçerken H+,ler (protonlar) zarlar arası boşluğa pompalanır. Zarlar arası boşlukta biriken protonlar ATP sentaz enzimi aracılığı ile matrikse geri dönerken ATP sentezlenir.
1. Oksijenli solunum reaksiyonlarında oksitlenmenin önemini açıklayınız.
Cevap:
Oksijenli solunum reaksiyonlarında oksitlenmenin önemi, elektronların enerji taşıması ve ATP sentezini sağlamasıdır. Oksijenli solunumda organik besinler, oksijen varlığında karbondioksit ve suya kadar parçalanır. Bu parçalanma sırasında besin moleküllerinden elektronlar ayrılır ve NAD+ ve FAD gibi elektron taşıyıcı moleküllere aktarılır. Elektronların ayrılması, besin moleküllerinin oksitlenmesi anlamına gelir. Oksitlenme, elektronların bir atom veya molekülden ayrılmasıyla sonuçlanan bir kimyasal tepkimedir.
Elektron taşıyıcı moleküller, elektronları mitokondrinin iç zarındaki elektron taşıma sistemi (ETS) elemanlarına iletir. ETS elemanları, elektronları oksijene aktararak su oluştururlar. Bu sırada elektronların enerjisi proton pompalamak için kullanılır. Protonlar matriksten zarlararası boşluğa taşınır. Protonların zarı geçmesi için ATP sentaz enzimini kullanması gerekir. ATP sentaz, protonların akımından kaynaklanan enerjiyi kullanarak ADP ve fosfatı ATP’ye bağlar. Böylece, ETS ile ATP sentezi sağlanır.
Özetle, oksijenli solunum reaksiyonlarında oksitlenmenin önemi, elektronların enerji taşıması ve ATP sentezini sağlamasıdır. Oksitlenme olmadan, elektron akımı ve proton hareket gücü oluşmaz. Bu da ATP üretimini engeller.
2. Oksijenli solunum tepkimelerinde oksijen hangi evrede tepkimelere dâhil olmaktadır? Oksijen bu tepkimelerde nasıl bir görev üstlenmektedir?
Cevap:
Oksijenli solunum tepkimelerinde oksijen, elektron taşıma sistemi (ETS) evresinde tepkimelere dâhil olmaktadır. Oksijen bu tepkimelerde son elektron alıcısı olarak görev üstlenmektedir.
ETS, mitokondrinin iç zarında gerçekleşir. ETS elemanları, glikoliz, pirüvat oksidasyonu ve krebs döngüsü sonucu oluşan NADH ve FADH2’den aldıkları elektronları oksijene aktararak su oluştururlar. Oksijen, elektronların son varış noktasıdır. Oksijen olmadan, elektron akımı durur ve ATP sentezi gerçekleşmez.
Özetle, oksijenli solunum tepkimelerinde oksijen, ETS evresinde son elektron alıcısı olarak görev üstlenmektedir. Oksijen, elektron akımını sağlayarak ATP sentezinin devam etmesini mümkün kılar.
