Biyoenerjetik

Hücresel düzeyde gerçekleşen bir biyokimyasal dönüşümün, sistem dışından net bir enerji girişi gerektirmeden kendiliğinden (istemli) ilerleyebilmesi için Gibbs serbest enerji değişimi ($\Delta G$) değeri aşağıdakilerden hangisi olmalıdır?

Mitokondriyal elektron transport zinciri (ETZ) bileşenlerinin yapısal özellikleri ve standart indirgenme potansiyelleri ($E_0'$) arasındaki ilişki dikkate alındığında, aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?

Hücresel biyokimyasal reaksiyonların yönü, hızı ve enerji transfer kapasitesi termodinamik yasalar ile yüksek enerjili bileşiklerin fosfat grubu transfer potansiyelleri tarafından belirlenir. Biyoenerjetik ilkeler ve yüksek enerjili fosfat bileşikleri arasındaki hiyerarşik ilişki dikkate alındığında, aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Biyoenerjetik süreçlerde yüksek enerjili moleküllerin fosfat grubu transfer potansiyelleri ($\Delta G^{\circ \prime}$) ve bu enerjinin hücresel işlerde kullanımı belirli termodinamik kurallara tabidir. $\text{ATP}$'nin hücresel enerji döngüsündeki merkezi rolü ve diğer yüksek enerjili bileşiklerle olan ilişkisi dikkate alındığında, aşağıdakilerden hangisi biyokimyasal açıdan doğrudur?

Mitokondriyal iç membranda yer alan Kompleks I (NADH:Ubikinon Oksidoredüktaz), elektron transferini proton pompalanmasıyla eşleştiren devasa bir moleküler makinedir. Bu kompleksin hidrofilik kolunda yer alan elektron taşıyıcıları ile membran kolundaki proton pompalama mekanizması arasındaki ilişki dikkate alındığında, aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

Kemiozmotik Teori çerçevesinde, mitokondriyal iç zarın iki tarafı arasında bir elektrokimyasal potansiyel (proton gradyanı) oluşmasını sağlayan temel olay aşağıdakilerden hangisidir?

İzole edilmiş bir mitokondri süspansiyonunda süksinat oksidasyonu sırasında ortama ATP sentaz inhibitörü olan oligomisin eklenmiş ve solunumsal kontrol (respiratory control) nedeniyle oksijen tüketiminin durma noktasına geldiği gözlenmiştir. Bu sisteme etkili dozda bir 'ayırıcı' (uncoupler) ajan olan $2,4$-dinitrofenol ($2,4-DNP$) ilave edildiğinde meydana gelen değişikliklerle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Laboratuvar ortamında hazırlanan izole mitokondri süspansiyonuna $X$ maddesi eklendiğinde hem oksijen tüketiminin hem de ATP sentezinin durduğu gözlenmiştir. Bu süspansiyona oksidatif fosforilasyon ayırıcısı (uncoupler) olan $2,4$-dinitrofenol (DNP) ilave edildiğinde oksijen tüketiminin hâlâ kapalı kaldığı ve artmadığı saptanmıştır. Buna göre, $X$ maddesi ve etkilediği protein/kompleks aşağıdakilerden hangisidir?

İzole sıçan karaciğer mitokondrileri kullanılarak gerçekleştirilen bir biyoenerjetik çalışmasında şu gözlemler kaydedilmiştir:

- Ortama $NADH$ oluşumunu sağlayan substratlar eklendiğinde aktif oksijen tüketimi gözlenmiştir.
- Sisteme 'X' inhibitörü eklendiğinde oksijen tüketimi tamamen durmuştur.
- Ortama $süksinat$ ilave edilmesine rağmen oksijen tüketiminde bir iyileşme saptanmamıştır.
- Son olarak sisteme $N,N,N',N'$-tetrametil-p-fenilendiamin ($TMPD$) ve $askorbat$ eklenmesiyle oksijen tüketimi tekrar başlamıştır.

Bu deneysel bulgulara göre, 'X' inhibitörünün etki ettiği bölge ve bu bölgenin elektron akış yönünde ilerisinde (downstream) yer alan bileşenlerin redoks durumu ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

Hücre içerisindeki metabolik akış, yüksek enerjili fosfat bileşiklerinin birbirleri arasındaki termodinamik hiyerarşisi sayesinde sürdürülür. Bu hiyerarşi, bir molekülün fosfat grubunu bir diğerine aktarma eğilimi olan 'fosfat transfer potansiyeli' ile ifade edilir.

Aşağıda bazı önemli biyokimyasal bileşiklerin standart şartlardaki hidroliz serbest enerjileri ($\Delta G^{\circ'}$) listelenmiştir:
- Fosfoenolpirüvat: $-61.9\text{ kJ/mol}$
- $1,3$-Bifosfogliserat: $-49.4\text{ kJ/mol}$
- ATP (ADP + $P_i$): $-30.5\text{ kJ/mol}$
- Glikoz $6$-fosfat: $-13.8\text{ kJ/mol}$

Bu hiyerarşik yapı ve termodinamik parametrelerle ilgili aşağıdaki değerlendirmelerden hangisi yanlıştır?

İzole mitokondrilerle yapılan bir laboratuvar deneyinde, ortama bir inhibitör eklendiğinde oksijen tüketiminin tamamen durduğu gözlenmiştir. Daha sonra ortama bir ayırıcı (uncoupler) olan $2,4$-dinitrofenol ($DNP$) eklendiğinde, oksijen tüketiminin tekrar başladığı ve hızlandığı saptanmıştır. Bu gözleme dayanarak, başlangıçta eklenen inhibitörün aşağıdaki yapılardan hangisini etkilediği söylenebilir?

Hücre içerisinde enerji transferi, fosfat grubu transfer potansiyeli yüksek olan moleküllerden daha düşük olanlara doğru gerçekleşir. $\text{ATP}$, bu skalada "ara enerji taşıyıcısı" olarak işlev görür ve kendisinden daha yüksek enerjili bileşiklerden fosfat alarak $\text{ADP}$'den sentezlenebilir.

Buna göre, aşağıdaki bileşiklerden hangisi standart serbest enerji değişimi ($\Delta G^{\circ \prime}$) değeri dikkate alındığında, $\text{ADP}$ molekülüne fosfat aktararak substrat düzeyinde fosforilasyon ile $\text{ATP}$ sentezini gerçekleştiremez?

Mitchell’in Kemiozmotik Teorisi’ne göre, mitokondride oksidatif fosforilasyon süreci ile elektron transport zinciri (ETZ) arasındaki eşleşmenin mekanizması ve bu eşleşmeyi bozan ajanlar hakkında aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Mitokondriyal elektron transport zincirinde (ETZ) Kompleks II (süksinat dehidrogenaz) enzimini süksinat ile yarışmalı (kompetitif) olarak inhibe eden madde aşağıdakilerden hangisidir?

Hücrede glikoliz sırasında sitozolde üretilen $NADH$ molekülleri, iç mitokondriyal zarın $NADH$ geçirgenliği olmaması nedeniyle indirgeyici eşdeğerlerini mekik sistemleri aracılığıyla elektron transport zincirine (ETZ) aktarır. Doku tipine göre farklılık gösteren bu mekik sistemlerinin mekanizmaları, enzim bileşenleri ve enerji verimleri dikkate alındığında, aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

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?

İzole sıçan karaciğer mitokondrileri ile hazırlanan bir deney düzeneğinde, ortama elektron vericisi olarak süksinat eklenmiş ve solunum hızı dengeye ulaştıktan sonra ortama 2,4-dinitrofenol (DNP) ilave edilmiştir. Bu deneysel müdahale sonrası mitokondriyal kompartmanlar ve elektron transport zinciri (ETZ) fonksiyonlarındaki değişimle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

Hücresel biyoenerjetik süreçler sırasında mitokondriyal elektron transport zincirinden (ETZ) kaynaklanan reaktif oksijen türlerinin (ROS) oluşum bölgeleri, bu bölgelere özgü antioksidan izoenzimlerin dağılımı ve detoksifikasyon yollarının kofaktör gereksinimleri ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

Hücresel bir metabolik yolakta gerçekleşen $A + B \rightleftharpoons C + D$ reaksiyonunun standart serbest enerji değişimi ($\Delta G^{\circ'}$) $+12.5$ $kJ/mol$ olarak saptanmıştır. Bu reaksiyonun hücre içinde net olarak ürünler ($C$ ve $D$) yönünde kendiliğinden ilerlediği gözlendiğine göre, reaksiyonun gerçekleştiği andaki termodinamik parametreler ve kütle etkisi (mass action ratio) ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Mitokondriyal elektron transport zincirinde (ETZ), Kompleks III (sitokrom $bc_1$ kompleksi) aracılığıyla gerçekleşen Q-siklüsü sırasında, ubikinolün ($QH_2$) oksidasyonu ile serbest kalan iki elektrondan birincisinin sitokrom $c_1$ üzerinden sitokrom $c$'ye iletilmesini sağlayan ilk protein bileşeni aşağıdakilerden hangisidir?