Kemiozmotik Hipotez

07 Ekim 2017 16:29

Bu yazıda kemiozmotik hipotez ve kemiozmozis (kemiosmoz) üzerinde kısaca durmaya çalışacağız. Kemiozmotik hipotez Peter Mitchell tarafından ortaya konmuştur. Bu hipotez, ATP sentezini sürdürmek için proton itici kuvvetinin etkili olduğunu ileri sürmektedir.

Oksijenli solunum ve fotosentez süreçlerinde ATP sentezi olduğunu biliyoruz. Burada ATP'nin nasıl üretildiğini kemiozmotik hipotez açıklamaktadır. Oksijenli solunum mitokondrinin iç zarlarında gerçekleşir. Fotosentezde ATP sentezi de ışıklı evre reaksiyonları dediğimiz tepkimelerle fotofosforilasyon ile gerçekleşmektedir. Kemiozmotik hipotez fotosentez ve solunum için açıklayını bir rol üstlenmektedir.

Kemiozmotik hipotez kısaca mitokondri ve kloroplastta ATP sentezinin mekanizmasını açıklamaktadır.

Bu hipoteze göre solunum ve fotosentezin enerji safhalarının nasıl olduğu aşağıda detaylı anlatılmıştır.

Oksijenli Solunum ve Kemiozmotik Hipotez

Oksijenli solunumda oksijensiz solunuma göre daha fazla enerji üretildiğini biliyoruz. Burada enerjinin çok büyük bir kısmı elektron taşıma sisteminde ortaya çıkar.

Solunumun glikoliz ve krebs döngüsü evrelerinde NADH + H+ ve FADH2 molekülleri üretilmiştir. Bu moleküllerdeki hidrojen protonları ve yüksek enerjili elektronlar ETS'ye geçerler. Zar yüzeyleri arasında proton derişimleri farkı vardır. Bir nevi kimyasal ozmos olarak düşünebiliriz.

kemiozmotik hipotez

Mitokondrinin iç zarında yer alan elektron taşıma sistemi elemanları NADH-Q redüktaz, ubikinon, sitokrom redüktaz, sitokrom c ve sitokrom oksidaz şekline sıralabilir.

ETS'deki elektronların enerji seviyeleri aşamalı bir şekilde düşer. Açığa çıkan enerjinin bir bölümü ısı enerjisi olarak ortama verilir. Enerjinin asıl bölümü ise protonların matriksten mitokondrinin iç ve dış zarı arasında bulunan boşluğa pompalanmasında kullanılır.

Bu sayede mitokondrinin iç ve dış zarı arasındaki boşluk yüksek proton yoğunluğuna sahip olur. Protonlar elektrik yükü taşıdığından iç zarın iki yüzü arasında elektriksel yük farkına da yol açar. Bu derişim ve elektrik yük farkı bir potansiyel enerji oluşturur.

Mitokondrinin iç zarı protonları geçirmez. ATP sentaz enzimi zarlar arası boşluktaki protonların tekrar matrikse akışını sağlayan bir yol oluşturur. ATP sentaz enzimi proton akışı sırasında aktifleşir ve enzimin yapısı değişir. Bu değişim sayesinde ADP’ye bir fosfat eklenerek ATP üretilmesini sağlar. Protonlar matrikse doğru aktığı sürece ATP sentezi de devam etmiş olur.

Kemiozmotik Hipotez ve Fotosentez

Mitokondrideki gibi kloroplastlarda da ATP sentezi kemiozmotik hipotez yardımıyla açıklanmaktadır. İkisi arasındaki temel fark, protonların mitokondride zarlar arası boşlukta, koloroplastta ise tilakoit boşlukta birikmesidir.

Fotosentezin ışığa bağımlı reaksiyonlarında elektronlar tilakoit zarda bulunan elektron taşıma sisteminden geçtikçe, stromadaki protonlar tilakoit boşluğa pompalanır. Tilakoit boşlukta suyun ayrışmasıyla da protonlar ortaya çıkar. Protonlar, derişimlerinin yüksek olduğu tilakoit boşluktan ATP sentaz enzimi aracılığıyla stromaya aktarılır. Bu esnada ATP üretimi gerçekleşir.

ATP sentaz enziminin, ATP sentezini gerçekleştiren baş kısmı tilakoit zarın stromaya bakan tarafında bulunur. Bundan dolayı ATP stromada sentezlenir ve fotosentezin karanlık evre tepkimelerinde besin sentezi için kullanılır.

Kemiosmoz iyonların yüksek yoğunluklu yerden düşük yoğnuluklu yere geçmesidir. Bu süreç proton hareketi için itici bir güç oluşturmakta ve ATP sentezine yardımcı olmaktadır.


Etiketler:
  • biyoloji    
  • Yorumlar
    Yorum Yap