ATP Sentaz

01.05.2018 - 13:19

ATP sentaz, hücresel solunum sırasında doğrudan adenozin trifosfat (ATP) üreten bir enzimdir. ATP, hücrelerde kullanılan ana enerji molekülüdür. ATP sentaz, enzimlerin besinleri oksitlediği bir süreç olan adenozin difosfattan (ADP) ve oksidatif fosforilasyon yoluyla elde edilen bir inorganik fosfat (P_i) kullanarak ATP oluşturur.

ATP sentaz enzimi tüm canlı formlarında bulunur ve tüm hücresel aktivitelere enerji sağlar.

ATP Sentazın Görevi

ATP sentazın görevi ATP üretmektir. ATP, tüm hücresel süreçlerde kullanılmak için gereklidir. Bu yüzden sürekli olarak hücreler tarafından kullanılmakta ve sürekli olarak üretilmesi gerekmektedir.

Her bir ATP sentaz her saniyede yaklaşık 100 molekül ATP üretebilir. Bitkiler, hayvanlar ve mantarlar gibi ökaryotlar, esas olarak ATP üreticileri olarak işlev gören mitokondri adı verilen organellere sahiptir. Bitkiler ayrıca ATP sentazı içeren kloroplastlara sahiptir ve fotosentezde ATP sentaz yardımıyla güneş ışığı ve karbondioksitten ATP üretebilirler.

Prokaryotları oluşturan bakteri ve arke gibi canlılar, mitokondri organeline sahip değildir. Ancak hücre zarındaki yapılarla benzer şekilde hücresel solunum işlemleriyle ATP üretirler. Tüm canlı organizmalarda, ATP sentaz temel olarak aynı yapı ve fonksiyona sahiptir.

Bu nedenle evrimsel biyoloji, yaşamın evriminde erken süreçte ATP sentaz enziminin ortaya çıktığını düşünmektedir. Bilinen ilk canlı atalarında da ATP sentaz bulunmaktadır.

ATP Sentazın Yapısı

ATP sentaz iki parçadan oluşur. Ökaryotlarda mitokondri zarında, prokaryotlarda hücre zarında ve bitkilerde tilakoit zarda bulununan parça F0 parçasıdır. Bu, zar boyunca akan H⁺ iyonlarıyla güçlendirilen bir motordur.

Diğer parça mitokondri içindeki kısımda, kloroplastın stromasında veya bakteri ve arke hücresinin içinde bulunur. Bu parça da F1-ATPaz olarak adlandırılır. Bu parça da ATP üretmek için özelleşmiş bir bölümdür.

İki parça birlikte ATP sentezlemek için özelleşmiştir. İkisi arasında farklı görevler görülür. Yani iş bölümü ile ATP sentezi gerçekleştirilir.

F0 kısmı DNA helikaz enzimine benzerlik gösterir. DNA helikaz enzimi eşlenme için kodların kullanılması amacıyla DNA zincirini açan enzimdir. F1 kısmı ise kamçı benzeri bir yapıyla hareketi sağlayan parçadır.

Yukarıdaki şekilde ATP sentaz enziminin iki parçalı yapısı gösterilmiştir.

ATP Sentezi

ATP, farklı yöntemlerle üretilir: mitokondrilerde hücresel solunum yoluyla, bitkilerin kloroplastlarında fotosentez sırasında ışık yoluyla ve bakteri gibi basit yapılı canlılarda hücre zarındaki yapıların kullanılmasıyla ATP sentezlenir. ATP üretim yöntemleri farklı organizma tiplerine göre değişse de, hepsinde benzer süreçler meydana gelir.

Ökaryotların mitokondrilerinde, sitrik asit (Krebs) döngüsünün ürünleri olan NADH ve FADH₂ molekülleri, elektronları üç farklı protein kompleksinden geçerek elektron taşıma sisteminden geçirirler. Bu süreç enerjiyi serbest bırakır ve bu enerji, proton pompaları olarak hareket eden protein kompleksleri boyunca protonların (H⁺ iyonlarının) bir proton gradyanına gitmesine izin verir. Bu protonların gradyandan aşağı doğru akışı, ATP sentaz enziminin rotorunu ve sapını döndürerek, bir fosfat grubunun ATP oluşturan adenozin difosfat (ADP) ile birleşmesini mümkün kılar.

Kloroplastlarda da süreç benzerdir. Çünkü ışık enerjisi elektronları harekete geçiren, elektron taşıma zincirini aşağı akmasına ve H + iyonlarının kloroplastta bir zardan geçmesine izin veren enerji türüdür. Bu yöntemler çok farklı organizmalarda benzerdir, çünkü ATP üretme kabiliyeti tüm canlı organizmalarında ortak olarak bulunur.

İlgili Kavramlar

Yukarıda konuyla ilgili kullandığımız bazı kavramlara açıklık getirelim.

Adenozin trifosfat (ATP): Hücre tarafından kullanılan ana enerji molekülü.

Ökaryot canlılar: Gerçek bir hücre çekirdeği ve organelleri olan gelişmiş hücrelere sahip canlılardır.

Mitokondri: Oksijenli solunum yoluyla ATP üreten ökaryot hücrelerdeki çift zarlı organeldir.

Kloroplast: Bitki hücrelerindeki mitokondriye ek olarak, fotosentez yoluyla ATP üreten organel. Ana işlevi besin üretmektir.

Konuyla İlgili Sorular

ATP sentezın ne olduğu ve çalışma mekanizması hakkında kısaca bilgi verdik. Şimid konuyla ilgli birkaç soru çözelim.

Soru #1: Hangi organizmalarda mitokondri yoktur?

A) Bakteriler

B) Hayvanlar

C) Bitkiler

D) Mantarlar

E) Öglena

Çözüm: A doğru cevaptır. Bakterilerde mitokondri bulunmaz ve bunun yerine iç zarda bulunan ATP sentaz molekülleri ile ATP üretilir. Diğer canlılar ökaryottur. Ökaryor canlılarda mitokondri vardır.

Soru #2: Hangi bileşen ATP sentezi sürecinin bir parçası değildir?

A) Elektron taşıma sistemi

B) Proton gradyanı

C) Kamçı

D) ATP sentaz

E) Mitokondri

Çözüm: Canlılarda bulunan kamçı hareketi sağlar. ATP senteziyle doğrudan ilgili değildir. Cevap C seçeneğidir.

Soru #3: Hangisi ATP sentazın motorudur?

A) F0

B) F1 - ATP az

C) İkisi

D) Hiçbiri

Çözüm: F0 ve F1 - ATP az parçalarının her ikisi de ATP sentaz enziminin parçalarıdır. Cevap C seçeneği olur.

Soru #4: ATP sentaz enzimi kloroplastın neresinde bulunur?

Cevap: Yukarıda da belirttiğimiz gibi iki parçadan oluşan ATP sentaz enziminin bir parçası tilakoit zar üzerinde diğer parçası da kloroplastın iç kısmında bulunur.

Etiketler:

biyoloji

Yorumlar

Yorum Yap