Elektron Taşıma Sistemi (ETS), hücresel solunumun üçüncü ve son aşamasıdır ve en yüksek miktarda ATP (enerji) üretiminin gerçekleştiği yerdir. Bu evre, glikoliz ve Krebs Döngüsü’nde üretilen yüksek enerjili elektron taşıyıcı moleküller olan NADH ve FADH₂‘nin enerjisini kullanır.

Gerçekleştiği Yer

Ökaryot hücrelerde ETS, mitokondrinin iç zarı olan krista üzerinde yer alan protein kompleksleri aracılığıyla gerçekleşir. Prokaryotlarda ise hücre zarında bulunur.

Sürecin İşleyişi

1. Elektron Transferi: Glikoliz ve Krebs döngüsünden gelen NADH ve FADH₂ molekülleri, taşıdıkları yüksek enerjili elektronları ETS’deki protein komplekslerine aktarır. Elektronlar, bir dizi basamakta bir molekülden diğerine taşınır (indirgenme-yükseltgenme reaksiyonları).
2. Proton Pompalanması: Elektronlar bu kompleksler boyunca hareket ederken, açığa çıkan enerji kullanılarak protonlar (H⁺) mitokondrinin matriksinden zarlar arası boşluğa pompalanır. Bu durum, zarlar arası boşlukta yüksek bir proton konsantrasyonu oluşturur.
3. ATP Sentezi: Zarlar arası boşluktaki protonlar, matrikse geri dönebilmek için bir kanaldan geçmek zorundadır. Bu kanal, ATP Sentaz adı verilen özel bir enzimdir. Protonlar bu enzimden geçerken, enzimin dönmesini sağlayarak ADP ve inorganik fosfatın birleşmesini tetikler ve en yüksek miktarda ATP sentezlenir. Bu ATP üretim mekanizmasına oksidatif fosforilasyon denir.
4. Son Elektron Alıcısı: Sistemde taşınan elektronlar ve protonlar, en sonunda oksijen (O₂) tarafından yakalanır. Oksijen, bu elektron ve protonlarla birleşerek metabolik suyu oluşturur. Oksijenin son elektron alıcısı olması, oksijenli solunumun bu evresinin gerçekleşebilmesi için zorunlu olmasının temel nedenidir.

Enerji Kazancı

Oksijenli solunumun bu evresinde, bir glikoz molekülünün yıkımı sonucunda yaklaşık olarak 26-28 ATP üretilir. Bu, tüm solunum sürecinde elde edilen toplam ATP miktarının büyük bir kısmını oluşturur.

Çözümlü Örnek Test Soruları

1. Soru: Oksijenli solunumun ETS evresi ile ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?

A) Ökaryotlarda mitokondrinin iç zarında gerçekleşir. B) En fazla ATP bu evrede üretilir. C) NADH ve FADH₂ molekülleri elektronlarını bu sisteme aktarır. D) Son elektron alıcısı olarak oksijen kullanılır. E) Bu evrede substrat düzeyinde fosforilasyon ile ATP sentezlenir.

Çözüm: ETS evresinde ATP, elektronların ETS üzerinden taşınması ve protonların ATP Sentaz enzimi üzerinden geçmesiyle üretilir. Bu olaya oksidatif fosforilasyon denir. Substrat düzeyinde fosforilasyon ise glikoliz ve Krebs döngüsünde gerçekleşir. Doğru Cevap: E

2. Soru: Oksijenli solunumun ETS evresinde, elektron ve protonların en son alıcısı olan molekül aşağıdakilerden hangisidir?

A) ATP B) Karbondioksit C) Glikoz D) Oksijen E) Su

Çözüm: ETS sisteminden geçen elektronlar ve protonlar en son olarak oksijen molekülü tarafından tutulur ve su oluşur. Oksijen, bu sistemin devamlılığı için hayati öneme sahiptir. Doğru Cevap: D

3. Soru: Elektron Taşıma Sistemi’nde ATP sentezlenmesini sağlayan doğrudan etken aşağıdakilerden hangisidir?

A) Karbondioksit üretilmesi B) Oksijen tüketilmesi C) Oksijenin su oluşturması D) Protonların ATP Sentaz üzerinden geçişi E) NADH molekülünün yükseltgenmesi

Çözüm: ETS’de ATP üretimi, mitokondrinin zarlar arası boşluğundaki yüksek konsantrasyondaki protonların, ATP Sentaz enzimi üzerinden matrikse geri akmasıyla gerçekleşir. Bu akış, enzimin dönerek ATP sentezlemesini sağlar. Doğru Cevap: D

4. Soru: ETS’de gerçekleşen olaylar dikkate alındığında, bir bakteri hücresinde bu reaksiyonların gerçekleştiği yer neresidir?

A) Mitokondri B) Ribozom C) Hücre zarı D) Çekirdek E) Sitoplazma

Çözüm: Bakteriler prokaryot canlılardır ve mitokondri gibi zarla çevrili organelleri yoktur. Bu nedenle oksijenli solunumun ETS evresi, ökaryotlarda mitokondri iç zarında gerçekleşirken, bakterilerde hücre zarı üzerinde gerçekleşir. Doğru Cevap: C

5. Soru: Oksijenli solunumun Krebs döngüsü ve ETS evrelerinde ortak olarak gözlenen olay hangisidir?

A) Oksijen tüketimi B) FADH₂ molekülünün üretimi C) CO₂ üretimi D) Suyun oluşması E) Substrat düzeyinde fosforilasyon

Çözüm: FADH₂ molekülü, Krebs döngüsü sırasında üretilirken ETS’ye elektronlarını vermek üzere katılır. CO₂ üretimi sadece Krebs döngüsünde gerçekleşir, suyun oluşması ve oksijen tüketimi sadece ETS’de gerçekleşir, substrat düzeyinde fosforilasyon ise Glikoliz ve Krebs döngüsünde görülür. Bu nedenle ortak bir olay yoktur. Doğru Cevap: B