Hücre içi metabolik süreçlerde, L-malatın oksaloasetata oksidasyonu (malat dehidrogenaz re… — TUS - Tıpta Uzmanlık Sınavı

Hücre içi metabolik süreçlerde, $L$ -malatın oksaloasetata oksidasyonu (malat dehidrogenaz reaksiyonu) yaklaşık $+29,7$ kJ/mol değerinde oldukça yüksek bir pozitif standart serbest enerji değişimine ( $\Delta G^{\circ'}$ ) sahiptir. Bu reaksiyonun standart koşullarda belirgin şekilde endergonik olmasına rağmen, TCA döngüsü sırasında mitokondriyal matrikste oksaloasetat oluşumu yönünde kendiliğinden (spontan) ilerlemesini aşağıdakilerden hangisi en iyi açıklar?

Oksaloasetatın bir sonraki basamak olan sitrat sentaz reaksiyonu ile sürekli tüketilerek ortamdan uzaklaştırılması sonucu gerçek serbest enerji değişiminin ( $\Delta G$ ) negatif hale gelmesiCevap
B
Malat dehidrogenaz enziminin reaksiyonun aktivasyon enerjisini düşürerek standart serbest enerji değişimini ( $\Delta G^{\circ'}$ ) pozitiften negatife dönüştürmesi
C
Reaksiyonun mitokondriyal matriste yüksek enerjili ATP hidrolizi ile doğrudan eşleşerek toplam enerjiyi ekzergonik kılması
D
Hücre içindeki $[Oksaloasetat] / [Malat]$ oranının $1$ 'den büyük olması nedeniyle logaritmik terimin reaksiyon yönünü ürünler lehine kaydırması
E
Vücut sıcaklığının ( $37^{\circ}C$ ) standart koşullara ( $25^{\circ}C$ ) göre daha yüksek olmasının $T\Delta S$ terimini baskın hale getirerek reaksiyonu her zaman spontan kılması

Cevap

Oksaloasetatın bir sonraki basamak olan sitrat sentaz reaksiyonu ile sürekli tüketilmesi, ürün/substrat oranını (Q) çok küçülterek reaksiyonun fizyolojik şartlarda spontan ilerlemesini sağlar.

Malat dehidrogenaz reaksiyonu standart koşullarda endergoniktir ancak hücre içinde oksaloasetat, sitrat sentaz tarafından hızla sitrata dönüştürülerek ortamdan uzaklaştırılır. Bu durum, reaksiyonun kütle hareketi oranını (Q) çok düşük seviyelere çeker.

\Delta G = \Delta G^{\circ'} + RT \ln Q

denkleminde,

Q

oranının çok küçük olması

RT \ln Q

terimini büyük bir negatif sayıya dönüştürür. Bu negatif değer, pozitif

\Delta G^{\circ'}

değerini baskılayarak gerçek serbest enerji değişimini (\Delta G) negatif (ekzergonik) yapar ve reaksiyonun spontan ilerlemesini sağlar.

Adım Adım Çözüm

Serbest enerji değişim denkleminin yazılması

\Delta G = \Delta G^{\circ'} + RT \ln \frac{[Oksaloasetat]}{[Malat]}

Bir reaksiyonun hücre içindeki gerçek yönünü standart değer (\Delta G^{\circ'}) değil, gerçek serbest enerji değişimi (\Delta G) belirler.

Oksaloasetat konsantrasyonunun etkisinin analizi

[Oksaloasetat]

çok düşük olduğunda

\frac{[Oksaloasetat]}{[Malat]} \ll 1

olur.

TCA döngüsünde oluşan oksaloasetat, sitrat sentaz tarafından anında tüketilir.

Logaritmik terimin hesaplanması

RT \ln Q

terimi büyük bir negatif değer alır.

Logaritma içindeki sayı 1'den ne kadar küçükse, sonuç o kadar büyük bir negatif değerdir.

Toplam

\Delta G

değerinin yorumlanması

\Delta G < 0

(Ekzergonik)

Negatif olan

RT \ln Q

terimi, pozitif olan

+29,7

kJ/mol değerini sönümler ve toplamı negatif yapar.

Anahtar Kavram

Hücre içi reaksiyonların yönü, ürün ve substratların aktüel konsantrasyon oranları (kütle hareketi) tarafından belirlenir.

İpuçları

Bir reaksiyonun standart koşullardaki (\Delta G^{\circ'}) değeri sabittir, ancak hücre içindeki gerçek gidişatını (\Delta G) konsantrasyonlar belirler.

\Delta G = \Delta G^{\circ'} + RT \ln ([Ürün]/[Substrat])

formülünü hatırlayın. Ürünlerin ortamdan hızla uzaklaştırılması denklemi nasıl etkiler?

Le Chatelier prensibine benzer şekilde, ürünün (oksaloasetat) sürekli bir sonraki reaksiyona (sitrat sentaz) 'çekilmesi' reaksiyonu ileri yönde sürükler.

Daha Fazla Pratik

Benzer şekilde, glikolizdeki hangi reaksiyonun benzer bir 'enerjetik sürüklenme' (coupling by sequence) ile ilerlediğini araştırınız.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

İpuçları

Daha Fazla Pratik

Konular

Bu konudan daha fazla soru