Biyoenerjetik ve Oksidatif Fosforilasyon

Siyanür ya da karbon monoksit elektron taşıma zincirinin son kompleksini durdurduğunda, ortamda oksijen bol olsa bile hücre onu kullanamaz.

Biyoenerjetik ve Oksidatif Fosforilasyon, elektronların NADH ve flavin taşıyıcılardan oksijene aktarılması, bu sırada mitokondri iç zarı boyunca oluşan proton gradyanı ve ATP sentazın bu gradyanı ATP'ye çevirmesi üzerine kuruludur. Ayırıcılar ile inhibitörler arasındaki fark önemlidir: ayırıcı moleküller elektron akışını sürdürür ama ATP yerine ısı üretir.

Sorularda bileşik ile etkilediği kompleks sıkça eşleştirilir; reaktif oksijen türlerini temizleyen enzimler ve yüksek enerjili fosfat dengesini kuran enzimler de konunun parçasıdır.

Örnek sorular

Bir şık seç, doğru mu değil mi hemen görürsün — hiçbir şey kaydedilmez, hesap gerekmez.

1. soruKolay

Kas hücresinde iki ADP molekülünden ATP ve AMP oluşturan enzim aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı göster

Cevap: E — Adenilat kinaz

Kısaca — Adenilat kinaz iki ADP arasındaki fosforil aktarımıyla bir ATP üretirken enerji yükünü yansıtan AMP’yi de oluşturur.

Adenilat kinaz, bir ADP’nin terminal fosforil grubunu diğer ADP’ye aktararak ATP ve AMP oluşturur. Hızlı enerji gereksiniminde ATP’yi geçici olarak destekleyen bu denge, AMP düzeyini enerji azalmasının duyarlı göstergesi hâline getirir.

Neden diğerleri değil

Nükleozid difosfat kinaz — ATP ile başka nükleozid difosfatlar arasında fosfat aktarır; iki ADP’den ATP ve AMP oluşturmaz.
AMP deaminaz — AMP’yi IMP’ye dönüştürerek pürin nükleotid döngüsüne sokar; ATP oluşturmaz.
Kreatin kinaz — Fosfokreatinden ADP’ye fosfat aktararak ATP üretir; fosfat vericisi ikinci bir ADP değildir.
Timidilat kinaz — dTMP’yi dTDP’ye fosforile eder; adenil nükleotidlerinin enerji dengesinde görev almaz.

Aklında kalsın

ATP’deki küçük azalma adenilat kinaz dengesi nedeniyle AMP’de daha büyük artış oluşturur; yükselen AMP, AMPK’yi aktive ederek enerji yetersizliğini bildirir.

2. soruOrta

İskemi sonrası reperfüzyonda mitokondriyal süperoksit artıyor.

Matriks süperoksidini ilk basamakta dönüştüren enzim aşağıdakilerden hangisidir?

Katalaz✗ Bu değilGlutatyon redüktaz✗ Bu değilMiyeloperoksidaz✗ Bu değilManganez süperoksit dismutaz✓ DoğruKsantin oksidaz✗ Bu değil

Cevabı göster

Cevap: D — Manganez süperoksit dismutaz

Kısaca — Mn-SOD, matrikste oluşan süperoksidi $H_{2} O_{2}$ ’ye dönüştürerek mitokondriyal oksidatif hasara karşı ilk enzimatik basamağı oluşturur.

Manganez süperoksit dismutaz matrikste yerleşiktir ve iki süperoksit radikalini $H_{2} O_{2}$ ile oksijene dönüştürür. Oluşan peroksit daha sonra glutatyon peroksidaz ve peroksiredoksinlerce uzaklaştırılabilir.

Neden diğerleri değil

Katalaz — $H_{2} O_{2}$ ’yi parçalar; süperoksitin ilk dönüşümünü gerçekleştirmez ve başlıca peroksizomlarda bulunur.
Glutatyon redüktaz — Okside glutatyonu NADPH kullanarak indirger; süperoksiti doğrudan substrat olarak kullanmaz.
Miyeloperoksidaz — Nötrofil granüllerinde $H_{2} O_{2}$ ve klorürden hipokloröz asit üretir; matriks antioksidanı değildir.
Ksantin oksidaz — Pürin yıkımında reaktif oksijen türü üretebilir; süperoksiti uzaklaştıran bir enzim değildir.

Aklında kalsın

Sitozoldeki süperoksit dismutaz bakır-çinko, mitokondri matriksindeki izoenzim ise manganez içerir.

3. soruKolay

Bileşik – ETZ’de etkilediği kompleks eşleştirmesi aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir?

Siyanür – Kompleks I✗ Bu değilSiyanür – Kompleks IV✓ DoğruRotenon – Kompleks IV✗ Bu değilAntimisin A – Kompleks I✗ Bu değilKarbonmonoksit – Kompleks II✗ Bu değil

Cevabı göster

Cevap: B — Siyanür – Kompleks IV

Kısaca — Siyanür kompleks IV’ün oksijen indirgeme merkezini bloke ederek elektronların son alıcıya aktarılmasını durdurur.

Kompleks IV, sitokrom c’den aldığı elektronları hem $a_{3}$ ve $C u_{B}$ içeren merkezde oksijene aktarır. Siyanür bu merkeze bağlandığında oksijen suya indirgenemez; zincir ve oksidatif fosforilasyon durur.

Neden diğerleri değil

Siyanür – Kompleks I — Siyanürün hedefi NADH dehidrogenaz değil sitokrom c oksidazdır.
Rotenon – Kompleks IV — Rotenon kompleks I’de elektronların demir-kükürt merkezlerinden koenzim Q’ya aktarılmasını engeller.
Antimisin A – Kompleks I — Antimisin A kompleks III’ün $Q_{i}$ bölgesini bloke ederek koenzim Q döngüsünü durdurur.
Karbonmonoksit – Kompleks II — Karbonmonoksit indirgenmiş kompleks IV’e bağlanır; süksinat dehidrogenazı inhibe etmez.

Aklında kalsın

Malonat, süksinata yapısal benzerliği nedeniyle kompleks II’nin kompetitif inhibitörüdür.

Biyoenerjetik ve Oksidatif Fosforilasyon — TUS — Temel Tıp Bilimleri örnek sorular ve çözümleri

Konu özeti

Örnek sorular

Diğer TUS — Temel Tıp Bilimleri konuları

Tıbbi Biyokimya