Peter Mitchell tarafından ileri sürülen Kemiozmotik Teori ve Paul Boyer'in 'Bağlanma Değiş… — TUS - Tıpta Uzmanlık Sınavı

Peter Mitchell tarafından ileri sürülen Kemiozmotik Teori ve Paul Boyer'in 'Bağlanma Değişim Mekanizması' (Binding Change Mechanism) prensipleri çerçevesinde, mitokondriyal $F_1F_o$ -ATP sentaz enziminin moleküler işleyişi ve enerji dönüşüm verimliliği ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

$F_o$ ünitesindeki $c$ -halkasını oluşturan alt birim sayısı, bir tam dönüş ( $360^\circ$ ) için gereken proton sayısını belirlediğinden; bu alt birim sayısı azaldıkça sentezlenen her bir ATP başına düşen proton maliyeti azalır ve enzimatik verimlilik artar.Cevap
B
Merkezi $\gamma$ sapının $120^\circ$ 'lik her bir dönüşü, $F_1$ sektöründe bulunan üç adet $\beta$ alt biriminin tamamının eş zamanlı olarak 'Sıkı' ( $T$ ) konformasyona geçmesini ve ATP sentezini gerçekleştirmesini sağlar.
C
Kemiozmotik eşleşmede proton-motif kuvvetin ( $\Delta p$ ) temel bileşeni olan membran potansiyeli ( $\Delta \psi$ ), ATP sentezi için gerekli enerjinin tamamını sağlarken, pH gradyanı ( $\Delta pH$ ) sadece ATP/ADP translokaz aktivitesinde rol oynar.
D
$F_1$ ünitesindeki $\beta$ alt birimlerinin 'Gevşek' ( $L$ ) konformasyonu, nükleotidlere karşı en düşük afiniteye sahip olan ve sentezlenen ATP'nin enzimden salındığı evredir.
E
Protonlar, intermembran aralıktan matrikse geçiş sırasında $F_o$ ünitesindeki 'a' alt birimi içerisinde bulunan kesintisiz bir kanaldan doğrudan geçerler ve $c$ -halkasındaki amino asit kalıntılarıyla etkileşime girmezler.

Cevap

ATP sentazın verimliliği,

F_o

sektöründeki

c

-halkasını oluşturan alt birim sayısına bağlıdır; bu sayı ne kadar azsa, tam bir dönüş (

360^\circ

) sonucu üretilen 3 ATP için o kadar az proton harcanır.

Doğru ifadeye göre, ATP sentazın

c

-halkasını oluşturan alt birim sayısı, enzimin enerji verimliliğini doğrudan belirler. Enzim, tam bir tur (

360^\circ

) döndüğünde yapısındaki üç

\beta

alt birimi aracılığıyla her zaman 3 molekül ATP sentezler. Ancak bu tam dönüşü gerçekleştirmek için gereken proton sayısı,

c

-halkasındaki alt birim sayısına eşittir. Bu nedenle,

c

-alt birim sayısı az olan canlılarda (örneğin omurgalı mitokondrileri), aynı miktar ATP sentezi için daha az proton gradyanı harcanır, bu da biyolojik sistemin daha verimli çalışmasını sağlar.

Adım Adım Çözüm

Kemiozmotik eşleşme ve rotasyonel kataliz prensibini hatırla.

ATP sentazın

F_o

ünitesi proton akışıyla döner, bu dönüş

F_1

ünitesindeki

\beta

alt birimlerinde konformasyonel değişikliklere yol açar.

Enerji dönüşümünün fiziksel temelini anlamak için.

Bağlanma Değişim Mekanizması'nı (Boyer) analiz et.

Üç

\beta

alt birimi her an farklı fazdadır (L, T, O). Tam bir

360^\circ

dönüşte her alt birim bu üç fazdan birer kez geçer ve toplamda 3 ATP sentezlenir.

Stokiyometrik ilişkiyi kurmak için (1 tam dönüş = 3 ATP).

c

-halkası alt birim sayısının etkisini değerlendir.

Her bir

c

alt birimi, bir protonun taşınmasıyla

c

-halkasını belli bir açıyla döndürür. Eğer

c=12

ise,

360^\circ

için 12 proton gerekir. Eğer

c=9

ise, 9 proton gerekir.

Proton maliyetini hesaplamak için.

Enzimatik verimliliği karşılaştır.

Sentezlenen 3 ATP için gereken proton sayısı

n

ise,

H^+

/ATP oranı

n/3

olur.

n

(yani

c

-alt birim sayısı) küçüldükçe oran küçülür, verimlilik artar.

Doğru önermeyi doğrulamak için.

Anahtar Kavram

Rotasyonel Kataliz ve Stokiyometrik Verimlilik

İpuçları

ATP sentazın tam bir tur dönmesi sonucunda daima 3 ATP üretildiğini düşünün.

Bir tam tur için gereken proton sayısı

c

-halkasındaki alt birim sayısına bağlıdır. Bu durum verimliliği nasıl etkiler?

Omurgalılarda

c

sayısı 8, mayada 10'dur. Omurgalı mitokondrisinin daha verimli olmasının nedeni budur.

Daha Fazla Pratik

ATP sentazın rotasyonel hızını etkileyen diğer faktörleri ve uncoupler proteinlerin (UCP) bu süreci nasıl 'kısa devre' yaptığını inceleyebilirsiniz.

Alternatif Yöntem

Proton/ATP oranını (

c/3

) hesaplayarak seçenekleri değerlendirebilirsiniz.

c

sayısı azaldıkça bir ATP başına düşen proton ihtiyacı azalır.

Tahmini Süre:3m 0s

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

İpuçları

Daha Fazla Pratik

Alternatif Yöntem

Konular

Bu konudan daha fazla soru