Canlılık ve Enerji (ATP, Enzimler, Metabolizma) — AYT örnek sorular ve çözümleri

Kısaca — ATP’nin ADP ve inorganik fosfata hidrolizi sırasında açığa çıkan serbest enerji, kasılmayı sağlayan proteinlerin çalışmasına aktarılır. ATP sentezi enerji gerektirir; ATP hücrenin uzun süreli enerji deposu değildir. Hidrolizden sağlanan enerjinin bir bölümü ısıya dönüşür. Kasılmaya enerji sağlayan bu tepkimede uç fosfat ayrılır, adenin ile riboz arasındaki bağ kopmaz.

Kısaca — Sodyum ve potasyum iyonlarının derişim gradyentine karşı pompa proteiniyle taşınması primer aktif taşımadır ve taşıyıcı proteinin şekil değiştirmesi için doğrudan ATP hidrolizi gerektirir.

Sodyum-potasyum pompası (${\text{Na}}^{+}\mathrm{/}{\text{K}}^{+}$ ATPaz), sodyum iyonlarını hücre dışına, potasyum iyonlarını ise hücre içine taşırken her iki iyonu da az yoğun oldukları ortamdan çok yoğun oldukları ortama doğru pompalar; bu işlem sırasında her döngüde bir ATP molekülü doğrudan harcanır. Buna karşılık glikozun taşıyıcı proteinle hücreye alınması kolaylaştırılmış difüzyondur; oksijen ve yağda çözünen steroit hormonların fosfolipit tabakasından geçişi basit difüzyondur; suyun yarı geçirgen zardan geçişi ise osmozdur. Bu pasif taşıma biçimlerinin hiçbirinde ATP enerjisi tüketilmez, maddeler kendi kinetik enerjileriyle derişim farkına uygun olarak kendiliğinden hareket eder.

Kısaca — Motor protein her 8 nm ilerlemede bir ATP hidroliz ettiğine göre, geri adım atmadan 240 nm yol aldığında ${\displaystyle \frac{240}{8}}=30$ ATP harcamış olur.

Motor proteinin (örneğin kinezin veya miyozin) hücre iskeleti üzerinde katettiği toplam yol 240 nm, bir tek adımının uzunluğu ise 8 nm’dir. Protein kesintisiz ve geri dönmeden ilerlediği için atılan toplam adım sayısı ${\displaystyle \frac{240\text{ nm}}{8\text{ nm/adım}}}=30$ adımdır. Soruda her bir adımda tam 1 ATP hidroliz edildiği belirtildiğinden, harcanan toplam enerji miktarı 30 ATP olarak hesaplanır.