ETZ İnhibitörleri

24 soru

Barbitürat aşırı alımı (örneğin Amobarbital) sonucu gelişen intoksikasyon tablosunda, mitokondriyal elektron transport zinciri ( $ETZ$ ) ve oksidatif fosforilasyonun durumuyla ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

NADH

dehidrogenaz kompleksi üzerinden elektron akışı dururken, süksinat üzerinden gelen elektronlar zincire girmeye devam edebilir.

Elektron akışının durmasına bağlı olarak intermembranöz alanda biriken proton miktarı ve dolayısıyla proton gradienti patolojik olarak artar.

ATP

sentaz (

F_oF_1

) kompleksi doğrudan bloke edilerek protonların matrikse geri dönüşü engellenir.

Mitokondriyal iç membranın protonlara geçirgenliği artar ve oksidatif fosforilasyon

ETZ

'den ayrılır.

Sitokrom

aa_3

(Kompleks IV) enziminin aktif merkezindeki demire bağlanarak oksijen tüketimini tamamen durdurur.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $NADH$ dehidrogenaz kompleksi üzerinden elektron akışı dururken, süksinat üzerinden gelen elektronlar zincire girmeye devam edebilir.

Cevap

Amobarbital gibi Kompleks I inhibitörlerinin varlığında,

NADH

yoluyla elektron akışı engellenmiş olsa bile süksinat (Kompleks II) üzerinden elektron girişi ve oksijen tüketimi kısıtlı da olsa devam edebilir.

Doğru olan ifade, Kompleks I'in inhibe edilmesine rağmen Kompleks II üzerinden süksinat oksidasyonunun devam edebileceğidir. Amobarbital, elektronların

NADH

'tan ubikuinona (

CoQ

) geçişini bloke eder. Ancak süksinat, elektronlarını doğrudan ubikuinona aktardığı için Kompleks I engelini baypas ederek solunumun devam etmesini sağlar.

Adım Adım Çözüm

Amobarbitalin etki mekanizmasını tanımlamak.

Amobarbital (ve rotenon, pierisidin A),

ETZ

'de Kompleks I'i (

NADH

:Ubikuinon Oksidoredüktaz) spesifik olarak inhibe eder.

Zehirlenmenin biyokimyasal temelini anlamak için inhibitörün hedef proteinini bilmek gerekir.

ETZ

giriş noktalarını analiz etmek.

Elektronlar zincire Kompleks I (

NADH

üzerinden) ve Kompleks II (

FADH_2

/süksinat üzerinden) olmak üzere iki ana noktadan girer.

Kompleks I blokajının tüm zinciri mi yoksa sadece bir kolu mu durdurduğunu belirlemek gerekir.

Bypass (atlama) mekanizmasını değerlendirmek.

Kompleks I inhibe edildiğinde, Kompleks II hala işlevseldir ve elektronları koenzim

Q

üzerinden Kompleks III ve IV'e aktarabilir.

İnhibisyonun oksidatif fosforilasyon üzerindeki net etkisini kavramak için bypass yollarının varlığı kritiktir.

Anahtar Kavram

Kompleks I İnhibisyonu ve Kompleks II Aracılı Bypass

Daha Fazla Pratik

Kompleks III inhibitörü olan antimisin A eklendiğinde süksinat üzerinden gelen elektron akışının da duracağını hatırlayınız.

Tahmini Süre:1m 15s

Soru 22Soru →

İzole mitokondrilerle gerçekleştirilen bir biyoenerjetik çalışmasında, sisteme eklenen bir inhibitör sonrasında spektrofotometrik ölçümlerde $Sitokrom \ b$ 'nin maksimum absorbsiyon göstererek tamamen indirgenmiş (redükte) formda kaldığı; buna karşın $Sitokrom \ c$ ve $Sitokrom \ aa_3$ 'ün absorbsiyon spektrumlarının onların tamamen oksitlenmiş (yükseltgenmiş) formda olduğunu gösterdiği saptanmıştır.

Bu deneysel sistemde, söz konusu inhibitör blokajını baypas ederek elektron akışını ve oksijen tüketimini yeniden başlatabilecek en uygun müdahale aşağıdakilerden hangisidir?

Askorbat ve

TMPD

(

N,N,N',N'

-tetrametil-p-fenilendiamin) ilavesi

Süksinat ve

FAD

ilavesi

2,4-Dinitrofenol (

DNP

) ilavesi

Ortamdaki

P_i

(inorganik fosfat) konsantrasyonunun artırılması

Malat ve glutamat konsantrasyonunun artırılması

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Askorbat ve $TMPD$ ( $N,N,N',N'$ -tetrametil-p-fenilendiamin) ilavesi

Cevap

Elektronları doğrudan Sitokrom c düzeyinden zincire dahil edebilen Askorbat ve TMPD karışımının eklenmesi

Deneysel verilerde Sitokrom b'nin indirgenmiş, Sitokrom c'nin ise oksitlenmiş olması, elektron akışının bu iki bileşen arasında kesildiğini (Kompleks III inhibisyonu, örn. Antimisin A) gösterir. Bu durumda Kompleks I (NADH) veya Kompleks II (Süksinat) üzerinden elektron girişi sağlamak sonucu değiştirmez. Solunumu tekrar başlatmak için elektronların blokajın ilerisindeki bir noktadan (Sitokrom c veya Kompleks IV) zincire dahil edilmesi gerekir. Askorbat, TMPD aracılığıyla elektronlarını doğrudan Sitokrom c'ye aktararak bu baypas işlemini gerçekleştirir.

Adım Adım Çözüm

İnhibisyon bölgesinin redoks verilerine göre belirlenmesi

Blokaj Kompleks III (Antimisin A bölgesi) üzerindedir.

Elektron akışı Sitokrom b'ye kadar gelip orada birikmiş (indirgenmiş), ancak Sitokrom c ve sonrasına geçememiştir (oksitlenmiş).

Baypas (atlatma) stratejisinin seçilmesi

Blokaj sonrası bir bileşene elektron donörü eklenmelidir.

Zincirdeki fiziksel bir engel, ancak engelden sonraki bir basamağa yapay elektron vericiler (yapay substratlar) eklenerek aşılabilir.

Uygun donörün tanımlanması

Askorbat + TMPD çifti kullanılmalıdır.

Bu kombinasyon elektronları doğrudan Sitokrom c'ye aktararak Kompleks IV (sitokrom oksidaz) üzerinden oksijen tüketiminin devam etmesini sağlar.

Anahtar Kavram

ETZ inhibitörlerinin varlığında, blokaj noktasından sonraki bileşenlere (örneğin Sitokrom c) elektron donörleri (Askorbat/TMPD) eklenerek 'yapay solunum' veya baypas sağlanabilir.

İpuçları

ETZ'de elektron akışı durduğunda, blokajın öncesindeki bileşenler elektronla dolar (indirgenir), sonrasındakiler ise elektron kaybeder (oksitlenir).

Sitokrom b indirgenmiş ama Sitokrom c oksitlenmişse, engel Kompleks III (Sitokrom bc1 kompleksi) üzerindedir.

Kompleks III engellendiğinde, solunumu devam ettirmenin tek yolu elektronları Sitokrom c veya Sitokrom aa3'e dışarıdan vermektir.

Daha Fazla Pratik

Sitokrom oksidaz (Kompleks IV) inhibitörleri (siyanür, CO) varlığında herhangi bir baypas mekanizmasının çalışıp çalışmayacağını düşününüz.

Tahmini Süre:2m 30s

Soru 23Soru →

İzole mitokondri süspansiyonuna elektron vericisi olarak süksinat eklenmiş ve yeterli $ADP + P_i$ varlığında maksimal hızda oksijen tüketimi ( $State\ 3$ ) gözlenmiştir. Ortama eklenen $X$ maddesi sonrası oksijen tüketiminin tamamen durduğu; bu sırada spektrofotometrik analizde sitokrom $b$ ’nin tamamen indirgenmiş, sitokrom $c$ ’nin ise tamamen yükseltgenmiş formda kaldığı saptanmıştır. Bu sisteme $Y$ maddesi eklendiğinde oksijen tüketiminin tekrar başladığı ve sitokrom $c$ ’nin tekrar indirgenmeye başladığı görülmüştür.

Buna göre $X$ ve $Y$ maddeleri aşağıdakilerden hangisinde doğru eşleştirilmiştir?

X

: Antimisin A;

Y

: Askorbat + TMPD

X

: Rotenon;

Y

: 2,4-Dinitrofenol

X

: Siyanür;

Y

: Askorbat + TMPD

X

: Oligomisin;

Y

: 2,4-Dinitrofenol

X

: Malonat;

Y

: Piruvat

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $X$ : Antimisin A; $Y$ : Askorbat + TMPD

Cevap

İnhibitör

X

Antimisin A, baypas edici

Y

ise Askorbat + TMPD'dir.

Doğru seçenekte belirtilen Antimisin A, Kompleks

III

(Sitokrom

bc_1

kompleksi) inhibitörüdür. Bu inhibitör varlığında elektronlar sitokrom

b

düzeyinde takılı kaldığı için sitokrom

b

indirgenmiş, akışın devam edemediği sitokrom

c

ise yükseltgenmiş halde kalır. Askorbat ve TMPD ikilisi, elektronları doğrudan sitokrom

c

molekülüne transfer edebilme yeteneğine sahiptir. Bu sayede Kompleks

III

'teki blokaj baypas edilir, sitokrom

c

tekrar indirgenir ve elektronlar Kompleks

IV

üzerinden oksijene ulaşarak oksijen tüketimini yeniden başlatır.

Adım Adım Çözüm

Substrat giriş noktasını belirle.

Süksinat elektronlarını Kompleks

II

(süksinat dehidrogenaz) üzerinden verir.

Sistemde Kompleks

I

(Rotenon duyarlı bölge) devre dışı kalsa bile akış süksinat ile devam edebilir.

Crossover noktasını (blokaj yeri) analiz et.

Sitokrom

b

indirgenmiş (elektron yüklü), sitokrom

c

yükseltgenmiş (elektronu boş) haldedir.

Bu durum blokajın sitokrom

b

ile

c

arasında, yani Kompleks

III

düzeyinde olduğunu gösterir.

Blokajı kaldıran veya baypas eden maddeyi tanımla.

Askorbat + TMPD, elektronları doğrudan sitokrom

c

'ye bağışlar.

Kompleks

III

blokajı olsa dahi, sitokrom

c

üzerinden Kompleks

IV

ve oksijene elektron akışı tekrar sağlanır.

Anahtar Kavram

ETZ'de inhibitörlerin 'Crossover Noktası' analizi ve spesifik kompleks baypas stratejileri.

Daha Fazla Pratik

Kompleks

III

blokajında sitokrom

c

'nin neden yükseltgenmiş, sitokrom

b

'nin neden indirgenmiş kaldığını redoks potansiyeli (

E_0

) sıralaması üzerinden tekrar ediniz.

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 24Soru →

İzole sıçan karaciğer mitokondrisi kullanılarak hazırlanan bir deney düzeneğine başlangıçta elektron vericisi olarak $NADH$ üreten substratlar ( $Glutamat + Malat$ ) ve inorganik fosfat eklenmiştir. Deney süresince sisteme sırasıyla aşağıdaki müdahaleler yapılmıştır:

1. Ortama Rotenon eklenmiş ve oksijen tüketiminin durduğu gözlenmiştir.
2. Ortama Süksinat eklenmiş ve oksijen tüketimi tekrar başlamıştır.
3. Ortama "Bileşik X" eklenmiş ve oksijen tüketimi tekrar durmuştur.
4. Ortama yapay bir elektron vericisi olan $TMPD$ ( $N,N,N',N'$ -tetrametil-p-fenilendiamin) + Askorbat eklenmiş ve oksijen tüketiminin yeniden başladığı saptanmıştır.

Buna göre, "Bileşik X"in sistemde bulunduğu ancak henüz $TMPD + Askorbat$ 'ın eklenmediği evrede (3. işlem sonrası), mitokondriyal elektron transport zinciri ( $ETZ$ ) bileşenlerinin redoks durumuyla ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Sitokrom

b

indirgenmiş (redükte), sitokrom

c_1

ise yükseltgenmiş (okside) haldedir.

Elektronlar Kompleks IV üzerinde biriktiği için sitokrom

aa_3

tamamen indirgenmiş formdadır.

Bileşik X, elektronların Kompleks II'den Koenzim

Q

'ya aktarımını engellediği için ubikinon tamamen yükseltgenmiş haldedir.

Ortama 2,4-dinitrofenol (

DNP

) eklenmesi, Bileşik X'in inhibisyonunu aşarak oksijen tüketimini tekrar başlatır.

Bu evrede sistemdeki proton itici gücü (

pmf

) maksimum düzeye ulaştığı için

ATP

sentezi devam etmektedir.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Sitokrom $b$ indirgenmiş (redükte), sitokrom $c_1$ ise yükseltgenmiş (okside) haldedir.

Cevap

Bileşik X'in Kompleks III'ü inhibe ettiği (Antimisin A etkisi) bu durumda, elektronlar blokajın öncesindeki bileşenlerde (Sitokrom b) birikirken (indirgenme), blokajın sonrasındaki bileşenler (Sitokrom c1, c, aa3) elektron alamadığı için yükseltgenmiş halde kalır.

Deney akışına göre; Süksinat ile başlayan solunumun durması ancak TMPD/Askorbat ile tekrar başlaması, blokajın Kompleks III seviyesinde olduğunu (Antimisin A etkisi) kanıtlar. Bu evrede elektronlar Kompleks III'ün öncesindeki Sitokrom b üzerinde yığılır (indirgenir), Kompleks III'ün hemen sonrasındaki Sitokrom c1 ise elektron alamadığı için yükseltgenmiş halde kalır.

Adım Adım Çözüm

Rotenon ve Süksinat etkisini analiz et.

Rotenon Kompleks I'i inhibe eder. Süksinat, elektronları Kompleks II üzerinden zincire soktuğu için Kompleks I blokajını bypass eder ve solunumu başlatır.

İnhibitörlerin ve substratların ETZ'ye giriş noktalarını belirlemek için.

Bileşik X ve TMPD/Askorbat etkisini analiz et.

Bileşik X solunumu durdururken, TMPD/Askorbat (Sitokrom c'ye elektron verir) solunumu tekrar başlatmıştır. Bu durum, Bileşik X'in Sitokrom b ile Sitokrom c arasında (Kompleks III) bir blokaj oluşturduğunu gösterir (Antimisin A).

İnhibitörün etki ettiği spesifik Kompleksi tanımlamak için.

Crossover (geçiş) noktasına göre redoks durumunu belirle.

Kompleks III blokajında elektronlar Koenzim Q ve Sitokrom b'de birikir (indirgenmiş hal). Elektron alamayan Sitokrom c1, c ve aa3 ise yükseltgenmiş (okside) halde kalır.

İnhibitörlerin bileşenlerin oksidasyon-redüksiyon dengesi üzerindeki etkisini anlamak için.

Anahtar Kavram

ETZ inhibitörleri, elektron akışını durdurarak inhibitör öncesi bileşenlerin indirgenmiş, inhibitör sonrası bileşenlerin ise yükseltgenmiş halde kalmasına neden olur (Crossover teoremi).

İpuçları

TMPD + Askorbat'ın ETZ'ye hangi noktadan elektron verdiğini hatırlayın.

Bir inhibitörün solunumu durdurması, elektronların o noktadan ileriye geçemediği anlamına gelir. Bu durumda engel öncesi bileşenler 'indirgenir'.

TMPD direkt Sitokrom c'ye elektron verir. Eğer TMPD solunumu başlatıyor ama Süksinat başlatamıyorsa, engel Kompleks II ile Sitokrom c arasındadır (yani Kompleks III).

Daha Fazla Pratik

İnhibitörlerin etkisini analiz ederken P/O oranlarındaki değişimleri ve crossover noktası grafiklerini inceleyiniz.

Tahmini Süre:2m 30s

ÖncekiSayfa 2 / 2

ETZ İnhibitörleri

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

İpuçları

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

İpuçları

Daha Fazla Pratik