Soruyu çözebilmek için detaylı bir cevap vereyim:
38. Ökaryot bir hücrenin oksijenli solunum reaksiyonlarında aşağıdakilerden hangisi gerçekleşmez?
Soruda verilen şıklara baktığımızda, oksijenli solunum süreçlerini anlamaya çalışmamız gerekiyor. Oksijenli solunum, 3 ana aşamadan oluşur:
- Glikozun pirüvata dönüşümü (glikoliz)
- Krebs döngüsü
- Elektron taşıma sistemi (ETS) ve oksidatif fosforilasyon
Şıkları inceleyelim:
A) Pirüvatın mitokondriye taşınması
Oksijenli solunum sırasında glikoliz sonucunda oluşan pirüvatlar sitoplazmadan mitokondriye taşınır. Bu doğru bir ifade olduğundan doğru gerçekleşir.
B) Karbondioksit ve ATP üretimi
Krebs döngüsünde (ve oksidatif fosforilasyonda) karbondioksit üretilir ve enerji ATP formunda sentezlenir. Bu da doğru bir işlem olduğundan gerçekleşir.
C) NAD ve FAD koenzimlerinin indirgenmesi ve yükseltgenmesi
ETS içerisinde NADH ve FADH2, oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlarıyla elektron taşır. Dolayısıyla bu da oksijenli solunumun önemli bir parçası olduğundan gerçekleşir.
D) Hidrojen kaynağı olarak su molekülü kullanılması
Oksijenli solunumda hidrojen iyonları, glikoliz ve Krebs döngüsünden alınır; su molekülü hidrojen kaynağı olarak kullanılmaz. Su, ETS sonunda oluşur. Bu ifadede bir yanlışlık var ve gerçekleşmeyen işlem budur.
E) Elektronların enerjisiyle protonların ETS üzerinden zarlar arası alana taşınması
ETS boyunca elektronların taşınması, protonların zarlar arası alana pompalanmasına neden olur. Bu olay oksidatif fosforilasyonun bir parçasıdır ve kesinlikle gerçekleşir.
Doğru Cevap: D) Hidrojen kaynağı olarak su molekülü kullanılması
Özet Tablosu
| Şıklar | Gerçekleşme Durumu | Açıklama |
|---|---|---|
| A | Gerçekleşir | Pirüvat mitokondriye taşınır. |
| B | Gerçekleşir | Krebs döngüsünde karbondioksit ve ATP üretilir. |
| C | Gerçekleşir | NAD ve FAD koenzimleri elektron taşıma sisteminde görev alır. |
| D | Gerçekleşmez | Su molekülü hidrojen kaynağı olarak kullanılmaz. |
| E | Gerçekleşir | Elektron taşınımı sırasında protonların zarlar arası alana taşınması gerçekleşir. |
Eğer ek sorularınız varsa yardımcı olmaktan mutluluk duyarım! @Ihsan_Bilen
Soru: Ökaryot bir hücrenin oksijenli (aerobik) solunum reaksiyonlarında aşağıdakilerden hangisi gerçekleşmez?
A) Piruvatın mitokondriye taşınması
B) Karbondioksit ve ATP üretimi
C) NAD ve FAD koenzimlerinin indirgenmesi ve yükseltgenmesi
D) Hidrojen kaynağı olarak su molekülü kullanılması
E) Elektronların enerjisiyle protonların ETS (Elektron Taşıma Sistemi) üzerinden zarlar arası alana taşınması
Cevap:
Table of Contents
- Oksijenli Solunuma Genel Bakış
- Seçeneklerin Değerlendirilmesi
- Önemli Noktalar ve Tablolar
- Sonuç ve Kısa Özet
1. Oksijenli Solunuma Genel Bakış
Ökaryot bir hücrenin oksijenli solunum (aerobik solunum) süreci, glikoz dahil çeşitli organik moleküllerden ATP üretmek amacıyla gerçekleşen, oksijenin de kullanıldığı bir dizi kimyasal tepkimedir. Bu süreç temel olarak üç ana evrede incelenir:
- Glikoliz (Sitoplazmada gerçekleşir)
- Piruvatın mitokondriye alınması ve Krebs Döngüsü (Mitokondrinin matriksinde)
- Elektron Taşıma Sistemi (ETS) ve Oksidatif Fosforilasyon (Mitokondri iç zarı)
Bu evreler sonucunda, karbondioksit (CO₂), su (H₂O) ve yüksek miktarda ATP açığa çıkar.
2. Seçeneklerin Değerlendirilmesi
A) Piruvatın mitokondriye taşınması
- Glikoliz son ürünü olan piruvat, oksijenli solunumun devam edebilmesi için mitokondri matriksine aktarılır. Burada Asetil KoA’ya dönüşür ve Krebs Döngüsü’ne katılır. Bu nedenle gerçekleşir.
B) Karbondioksit ve ATP üretimi
- Oksijenli solunum sürecinde, özellikle Krebs Döngüsü sırasında CO₂ açığa çıkar. Elektron Taşıma Sistemi ve oksidatif fosforilasyon sayesinde de bol miktarda ATP üretilir. Bu nedenle bu olay da gerçekleşir.
C) NAD ve FAD koenzimlerinin indirgenmesi ve yükseltgenmesi
- Oksijenli solunum sırasında NAD⁺ → NADH ve FAD → FADH₂ dönüşümleri (indirgenme) gerçekleşirken, ETS’de bu moleküller tekrar NAD⁺ ve FAD’e (yükseltgenme) dönerler. Bu da kesinlikle gerçekleşir.
D) Hidrojen kaynağı olarak su molekülü kullanılması
- Fotosentezde su molekülü (H₂O) hidrojen ve elektron kaynağıdır; ışık reaksiyonlarında suyun parçalanmasıyla (fotoliz) açığa çıkan elektronlar ve protonlar kullanılır. Ancak oksijenli solunum reaksiyonlarında su, ürün olarak açığa çıkardır; su molekülü hidrojen kaynağı olarak kullanılmaz. Hidrojen kaynağı daha çok besin maddelerinden (örneğin glikoz gibi organik moleküller) veya NADH, FADH₂ gibi indirgenmiş koenzimlerden elde edilir. Dolayısıyla bu ifade gerçekleşmez.
E) Elektronların enerjisiyle protonların ETS üzerinden zarlar arası alana taşınması
- Elektron Taşıma Sistemi (ETS) sırasında yüksek enerjili elektronlar, iç mitokondri zarındaki komplekslerden geçerken protonları (H⁺) matriksten zarlar arası boşluğa pompalar. Bu olay oksidatif fosforilasyonun temel mekanizmasıdır. Bu nedenle gerçekleşir.
Dolayısıyla doğru cevap (D) şıkkıdır.
3. Önemli Noktalar ve Tablolar
| Evre/Adım | Gerçekleşen Olay |
|---|---|
| Glikoliz | Glikoz → Piruvat + (Az miktar) ATP ve NADH oluşumu |
| Piruvat Mitokondriye Girişi | Piruvat, matrikste Asetil KoA’ya dönüşür |
| Krebs Döngüsü | CO₂ çıkışı, NADH ve FADH₂ üretimi, az miktar ATP üretimi |
| ETS ve Oksidatif Fosforilasyon | NADH ve FADH₂’den elektronlar taşınır, proton pompalanması ve ATP sentezi |
| Ürünler | CO₂, H₂O, bol miktarda ATP |
- Hidrojen Kaynağı: Fotosentezde H₂O, oksijenli solunumda ise besin molekülleri (glikoz) ve indirgenmiş koenzimler (NADH, FADH₂) kaynaktır.
- Son Ürün: Oksijenli solunumda su oluşur, fotosentezde oksijen serbest kalır.
4. Sonuç ve Kısa Özet
Oksijenli solunum sürecinde piruvat mitokondriye taşınır, CO₂ ve ATP üretilir, indirgenmiş koenzimler (NADH ve FADH₂) yükseltgenir. Ayrıca ETS ile protonlar zarlar arası alana taşınır. Ancak su molekülünün hidrojen kaynağı olarak kullanılması oksijenli solunumda meydana gelmez; su tam tersine ürün olarak açığa çıkar. Dolayısıyla doğru cevap “D” şıkkıdır.
Ökaryot bir hücrenin oksijenli solunum reaksiyonlarında aşağıdakilerden hangisi gerçekleşmez?
Cevap:
İçindekiler
- Oksijenli Solunuma Genel Bakış
- Oksijenli Solunumun Temel Evreleri
- Seçeneklerin Analizi
- Aerobik Solunumda Gerçekleşen ve Gerçekleşmeyen Olayların Karşılaştırma Tablosu
- Ayrıntılı Açıklama: Neden D Şıkkı Gerçekleşmez?
- Ek Bilgiler: Fotosentez ve Solunum Arasındaki Farklar
- Sonuç ve Özet
1. Oksijenli Solunuma Genel Bakış
Ökaryot hücreler, enerjilerini büyük ölçüde oksijenli solunum (aerobik solunum) adı verilen bir dizi metabolik reaksiyonla elde ederler. Bu süreçte organik moleküller (temel olarak glikoz) parçalanarak enerji (ATP), karbondioksit (CO₂) ve su (H₂O) üretilir. Oksijenli solunumun gerçekleşebilmesi için oksijen gereklidir ve kimyasal reaksiyonlar büyük oranda mitokondride yürütülür.
Oksijenli solunumun temel amacı, enerjiyi depolayan moleküllerin (örnek: glikoz) kontrollü bir şekilde yıkılmasıyla hücresel hayati işlevleri yürütmek için gerekli olan ATP (Adenozin Trifosfat) sentezini gerçekleştirmektir. Glikoz gibi organik besinlerin kimyasal bağ enerjisi, önce elektron taşıma molekülleri olan NAD⁺ (Nikotinamid Adenin Dinükleotit) ve FAD (Flavin Adenin Dinükleotit) tarafından elektronlar ve protonlar şeklinde yakalanır, ardından Elektron Taşıma Sistemi (ETS) üzerinden yüksek enerjili ATP moleküllerine dönüştürülür.
2. Oksijenli Solunumun Temel Evreleri
Oksijenli solunum, kabaca dört ana aşamada incelenebilir:
- Glikoliz
- Piruvatın Mitokondriye Girişi (Bağlantı Reaksiyonu)
- Krebs Döngüsü (Sitrik Asit Döngüsü)
- Elektron Taşıma Sistemi (ETS)
Her bir evre, toplam enerjinin farklı aşamalarını oluşturur ve birbirine bağlı şekilde ilerler.
2.1. Glikoliz
- Konum: Sitoplazma.
- Özet: Bir glikoz (6 karbonlu) molekülünün iki piruvat (3 karbonlu) molekülüne parçalanması.
- Ürünler: 2 ATP (net), 2 NADH ve 2 piruvat.
- Oksijen Gereksinimi: Yok (oksijenli veya oksijensiz ortamda da gerçekleşebilir).
Glikoliz sonucunda elde edilen piruvat moleküllerinin kaderi, ortamdaki oksijene ve organizmanın metabolik kapasitesine bağlıdır. Oksijen varlığında piruvatlar mitokondriye taşınarak aerobik solunuma katılır.
2.2. Piruvatın Mitokondriye Girişi (Bağlantı Reaksiyonu)
- Konum: Mitokondri dış ve iç zarı arasında, daha sonra mitokondri matriksinde.
- Özet: Piruvat, “Piruvat Dehidrogenaz” kompleksi tarafından Asetil-CoA’ya dönüştürülür.
- Ürünler: CO₂, NADH, Asetil-CoA.
- Oksijen Gereksinimi: Dolaylı olarak oksijen varlığı gerekir (oksijenin varlığı, piruvatın mitokondriye aktif taşınması ve sonrasındaki reaksiyonların sürmesi için şarttır).
Bu geçiş reaksiyonunda piruvatlar CO₂ çıkararak iki karbonlu Asetil-CoA molekülüne dönüşürken elektronlar NAD⁺ tarafından yakalanır ve NADH elde edilir.
2.3. Krebs Döngüsü (Sitrik Asit Döngüsü)
- Konum: Mitokondri matriksi.
- Özet: Asetil-CoA, oksaloasetik asitle birleşerek sitrik asit oluşturur. Sonraki bir dizi reaksiyonla karbondioksit çıkar, NAD⁺ ve FAD indirgenerek NADH ve FADH₂ oluşur; aynı zamanda az miktarda GTP veya direkt ATP sentezlenir.
- Ürünler: CO₂, NADH, FADH₂ ve az miktarda ATP (veya GTP).
- Amaç: Yüksek enerjili elektronların NADH ve FADH₂ şeklinde depolanması ve CO₂’nin açığa çıkması.
Krebs Döngüsü, NADH ve FADH₂ gibi elektron taşıyıcılarını “yükleme” görevini üstlenir. Bu taşıyıcılar, ETS’ye elektron taşıyarak ATP sentezinde kritik rol oynarlar.
2.4. Elektron Taşıma Sistemi (ETS)
- Konum: Mitokondrinin iç zar (Krista) bölgesi.
- Özet: NADH ve FADH₂’den gelen elektronlar, iç zar üzerindeki elektron taşıma kompleklerinden geçerken protonlar (H⁺) matriksten zarlar arası boşluğa pompalanır.
- Ürünler: ATP, son akseptör olarak O₂ ile birleşerek su (H₂O) oluşumu.
- Temel Mekanizma: Oluşan proton gradyanı ATP sentaz enzimiyle kullanılarak ADP’den ATP sentezlenir.
Bu aşamada oksijen, elektronların son alıcısıdır. Elektronlar oksijene aktarılır ve protonlarla birleşerek su meydana gelir. Böylece ETS’de büyük miktarda ATP üretilir (yaklaşık 26-28 ATP).
3. Seçeneklerin Analizi
Soru, “Ökaryot bir hücrenin oksijenli solunum reaksiyonlarında aşağıdakilerden hangisi gerçekleşmez?” şeklindedir ve beş farklı şık sunulmuştur. Bu şıklardan hangisinin aerobik solunum sürecinde gerçekleşmediğini tespit etmemiz gerekiyor.
3.1. A) Piruvatın Mitokondriye Taşınması
- Gerçekleşen Bir Olay mı? Evet, piruvat glikoliz sonucunda sitoplazmada üretilir ve oksijen varlığında etkilenecekse mitokondriye (mitokondrinin iç zarına ve matrikse) taşınır. Orada Asetil-CoA oluşumu için gerekli bağlantı reaksiyonu gerçekleşir.
- Sonuç: Bu olay gerçekleşir ve oksijenli solunumun temel adımlarından biridir.
3.2. B) Karbondioksit ve ATP Üretimi
- Gerçekleşen Bir Olay mı? Evet, Krebs Döngüsü’nde ve Bağlantı Reaksiyonu’nda CO₂ açığa çıkar, ETS’de yoğun miktarda ATP elde edilir.
- Sonuç: Bu olay da gerçekleşir; aerobik solunumun en öne çıkan ürünlerinden biri CO₂, diğeri de ATP’dir.
3.3. C) NAD ve FAD Koenzimlerinin İndirgenmesi ve Yükseltgenmesi
- Gerçekleşen Bir Olay mı? Evet, hem Krebs Döngüsü’nde hem de ETS’de NAD⁺ ve FAD, elektron ve proton alarak NADH ve FADH₂ hâline indirgenir. Daha sonra ETS’de elektronlarını bırakarak tekrar NAD⁺ ve FAD hâline yükseltgenir.
- Sonuç: Bu olay gerçekleşir ve oksijenli solunumun en kritik aşamalarından biridir.
3.4. D) Hidrojen Kaynağı Olarak Su Molekülü Kullanılması
- Gerçekleşen Bir Olay mı? Hayır, aerobik solunumda kullanılan hidrojen kaynağı esas olarak organik besinlerden (örneğin glikoz molekülünden) veya NADH, FADH₂ gibi moleküllerden gelir. Hidrojen iyonları ve elektronlar, NADH ile FADH₂’nin indirgenmesi sonucu ortaya çıkar ve ETS’ye taşınır.
- Fotosentez ile karıştırılmamalıdır; fotosentezde su (H₂O), bitkilerde elektron ve proton (hidrojen) kaynağı olarak kullanılır ve O₂ açığa çıkar. Fakat oksijenli solunumda, su sondaki ürünlerden biridir ve ayrıca hidrojen kaynağı olarak doğrudan kullanılmaz.
- Sonuç: Bu ifade gerçekleşmez. Yani “Hidrojen kaynağı olarak su molekülü kullanılması” oksijenli solunumda söz konusu değildir.
3.5. E) Elektronların Enerjisiyle Protonların ETS Üzerinden Zarlar Arası Alana Taşınması
- Gerçekleşen Bir Olay mı? Evet, ETS’de elektronlar kompleksler boyunca aktarılırken açığa çıkan enerji, protonların (H⁺ iyonlarının) mitokondri matriksinden zarlar arası boşluğa pompalanmasında kullanılır.
- Sonuç: Bu olay kesinlikle gerçekleşir ve ATP sentezinin yürütüldüğü kimyoozmotik mekanizmanın merkezinde yer alır.
Bu beş şık içinde, oksijenli solunum sırasında gerçekleşmeyen olay (D) Hidrojen kaynağı olarak su molekülü kullanılmasıdır.
4. Aerobik Solunumda Gerçekleşen ve Gerçekleşmeyen Olayların Karşılaştırma Tablosu
| Şık | Açıklama | Gerçekleşiyor mu? |
|---|---|---|
| A | Piruvatın mitokondriye taşınması | Evet (Glikoliz sonrası piruvat giriş reaksiyonunda) |
| B | Karbondioksit ve ATP üretimi | Evet (Bağlantı Reaksiyonu, Krebs ve ETS aşamalarında) |
| C | NAD ve FAD koenzimlerinin indirgenmesi ve yükseltgenmesi | Evet (Krebs Döngüsü ve ETS boyunca) |
| D | Hidrojen kaynağı olarak su molekülü kullanılması | Hayır (Fotosentezde su kullanılır, solunumda değil) |
| E | Elektronların enerjisiyle protonların ETS üzerinden taşınması | Evet (ATP sentezi için esas mekanizma) |
Tabloda da görüldüğü üzere tek gerçekleşmeyen ifade D şıkkıdır.
5. Ayrıntılı Açıklama: Neden D Şıkkı Gerçekleşmez?
- Aerobik Solunumun Mantığı: Oksijenli solunumda yakıt (genellikle glikoz) parçalanarak CO₂ ve H₂O oluşur. Bu süreçte elektronlar ve protonlar, öncelikle glikozdan türeyen NADH ve FADH₂ gibi taşıyıcılar aracılığıyla ETS’ye aktarılır.
- Su Molekülünün Rolü: Bu süreçte su, nihai ürünlerden biridir; oksijenin elektronları ve protonları alarak suya dönüşmesiyle oluşur. Ya da farklı şekilde ifade edilirse ETS’nin sonunda O₂, elektronlarla ve protonlarla birleşip su meydana getirir.
- Fotosentez ile Karşılaştırma: Fotosentezde su molekülü, elektron ve proton kaynağı olarak parçalanır; bunun sonucunda O₂ gazı açığa çıkar. Ancak oksijenli solunumda suyu parçalayıp hidrojen elde etmek gibi bir durum yoktur. Tersine son evrede su üretilir.
- Metabolik Kaynak: Hidrojen kaynağının temelini glikoz gibi besinler oluşturur. Dolayısıyla oksijenli solunumda su, reaksiyona giren bir substrat yerine, elektronların son akseptör olan oksijenle birleşmesi sonucu oluşan bir ürün konumundadır.
6. Ek Bilgiler: Fotosentez ve Solunum Arasındaki Farklar
Bu konunun sıklıkla karıştırıldığı noktaların başında fotosentez ile solunum süreçlerinin ters işleyişi gelir. İki sürecin ana farkları özetle şöyledir:
-
Hidrojen/Enerji Kaynağı
- Fotosentezde: Işık enerjisi kullanarak su parçalanır; elektronlar ve protonlar NADPH üretimi için kullanılır, oksijen gazı açığa çıkar.
- Solunumda: Glikoz ve diğer organik moleküllerden gelen elektron ve protonlar NADH ve FADH₂’ye aktarılır, en sonda oksijen tarafından alınarak su üretilir.
-
Karbon Kaynağı ve Kaderi
- Fotosentezde: CO₂ tüketilir ve karbonhidrat sentezlenir.
- Solunumda: Karbonhidratlar parçalanır, CO₂ salınır.
-
Enerji Dönüşümü
- Fotosentez: Işık enerjisini kimyasal enerjiye (glikoz) dönüştürür.
- Solunum: Kimyasal enerjiyi (glikoz, NADH, FADH₂) ATP şeklinde kullanıma hazır hale getirir.
-
Yer ve Organeller
- Fotosentez: Temel olarak kloroplastlarda gerçekleşir.
- Solunum: Oksijenli solunum büyük oranda mitokondride gerçekleşir.
Bu karşıtlık, “hidrojenin kaynağı” meselesinde büyük önem taşır. Fotosentezde “su” hidrojeni sağlayan substrat iken, solunumda su “çıkış ürünü”dür.
7. Sonuç ve Özet
Ökaryot bir hücrenin oksijenli (aerobik) solunum reaksiyonlarında:
- Piruvat mutlaka mitokondriye taşınır (A şıkkı doğru).
- Karbondioksit (CO₂) mutlaka açığa çıkar ve ayrıca ATP üretilir (B şıkkı doğru).
- NAD⁺ ve FAD koenzimleri, elektron alarak indirgenir ve elektron verdiklerinde yükseltgenir (C şıkkı doğru).
- ETS (Elektron Taşıma Sistemi) boyunca elektronların saldığı enerji, protonların zarlar arası alana pompalanmasında kullanılır (E şıkkı doğru).
- Hidrojen kaynağı olarak su molekülü kullanılması ifadesi ise, fotosenteze ait bir özelliktir. Oksijenli solunumda su “giren” değil “çıkan” bir moleküldür, hidrojen kaynağı değildir (D şıkkı yanlış veya “gerçekleşmez” ifadesi soruda aranılan cevaptır).
Dolayısıyla sorudaki doğru cevap (yani gerçekleşmeyen olay) D) Hidrojen kaynağı olarak su molekülü kullanılmasıdır.